Células solares BC explicadas: estructura, diferencias
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Respuesta rápida: Una célula solar BC, abreviatura de contacto posterior, es una célula de silicio cristalino de alta eficiencia con ambos contactos, positivo y negativo, en su cara posterior. Mover los contactos fuera del frente elimina el sombreado de las barras colectoras que acepta una célula convencional, por lo que una mayor parte del área de la célula queda disponible para la luz, y también elimina la necesidad de una cinta de soldadura frontal. El costo es un patrón posterior más denso: dado que ambas polaridades están interdigitadas en la parte posterior, la metalización posterior y el aislamiento entre los dos conjuntos de contactos deben definirse con mucha más precisión que en una célula TOPCon o PERC. Esa complejidad posterior es lo que hace que las células BC sean más costosas de producir y más exigentes de ensartar, y es la razón por la que la arquitectura se ha mantenido en los niveles de productos de alta eficiencia en lugar de pasar al mercado de volumen donde se sitúa TOPCon.
Fabricación de módulos fotovoltaicos · por Jerry, Ooitech
Introducción del producto
Célula solar BC, abreviatura de célula solar de contacto posterior, es una tecnología de célula de silicio cristalino de alta eficiencia en la que el emisor, el campo de superficie posterior y los electrodos metálicos se colocan todos en el lado posterior de la célula. Su forma básica se conoce generalmente como IBC, o célula de contacto posterior interdigitado .
En comparación con las células de silicio cristalino convencionales, la característica más visible de las células BC es que no hay líneas de rejilla metálica en la superficie frontal. Dado que el lado frontal está libre del sombreado de barras colectoras y dedos, puede entrar más luz solar en la superficie de la célula, se reduce la pérdida óptica y aumenta el área efectiva de generación de energía. Esta es la razón por la que las células BC se utilizan a menudo para módulos solares de alta eficiencia y alta estética.
Qué hace diferentes a las células BC
La diferencia clave entre las células BC y las células PERC, TOPCon o HJT no es simplemente el tipo de oblea o una única capa de pasivación. La idea central de la tecnología BC es estructural: la unión PN y los electrodos metálicos se trasladan al lado posterior de la célula.
Por ejemplo, TOPCon se discute a menudo en relación con sustratos de silicio tipo N, pasivación frontal y estructuras de contacto pasivado con óxido túnel en el lado posterior. PERC generalmente se basa en la mejora de la pasivación posterior. HJT utiliza pasivación de silicio amorfo y contacto de heterounión. BC, sin embargo, se centra en eliminar el sombreado de los electrodos frontales trasladando la estructura de recolección de corriente a la parte posterior.
Debido a esto, BC también puede combinarse con otras tecnologías de células. La tecnología BC pura está representada generalmente por IBC. TOPCon más BC puede formar tecnología TBC; HJT más BC puede formar tecnología HBC. HPBC se conoce comúnmente como una ruta relacionada con IBC de tipo P, mientras que ABC se refiere a la tecnología All Back Contact, a menudo discutida junto con conceptos de diseño de reducción de plata o sin plata.
Parámetros técnicos
Estructura típica de la célula BC
Tomando IBC como ejemplo, el cambio estructural más importante es que tanto la unión PN como los electrodos metálicos se encuentran en el lado posterior de la célula. La superficie frontal se utiliza principalmente para la absorción de luz y la pasivación, mientras que la superficie posterior completa la separación de portadores y la recolección de corriente mediante regiones positivas y negativas interdigitadas.
| Elemento | Descripción |
|---|---|
| Tipo de célula | célula solar de contacto posterior |
| Ruta tecnológica básica | IBC, contacto posterior interdigitado |
| Característica del lado frontal | Sin sombreado de líneas de rejilla metálica en el lado frontal |
| Característica del lado posterior | Electrodos positivo y negativo dispuestos en el lado posterior |
| Diseño estructural central | Unión PN y electrodos metálicos trasladados al lado posterior |
| Beneficio principal | Menor pérdida por sombreado óptico y mayor área efectiva de absorción de luz |
| Rutas compatibles | IBC, TBC, HBC, HPBC, ABC y otras estructuras basadas en BC |
| Impacto en el proceso del módulo | Requiere una lógica de soldadura de tiras diferente en comparación con las células PERC, TOPCon y HJT |
Proceso de fabricación de la célula IBC
Un proceso típico de célula IBC se puede resumir de la siguiente manera:
Pulido químico y eliminación de daños
Difusión en tubo con BBr3
Crecimiento de máscara de oxígeno seco
Serigrafía para apertura local del BSF
Difusión en tubo con POCl3
Texturización
Pasivación de doble cara
Serigrafía para apertura de contacto local
Metalización por serigrafía
El desafío central de la tecnología BC es cómo preparar regiones de tipo p y tipo n de alta calidad en la parte posterior de la célula en un patrón interdigitado. En un proceso típico, se puede imprimir una máscara de difusión interdigitada que contiene boro en el lado posterior. Después de la difusión, el boro entra en el sustrato tipo N y forma la región p+. El área sin la máscara impresa puede entonces formar la región n+ mediante difusión de fósforo.
En el lado frontal, se utiliza texturización piramidal para mejorar la captura de luz, mientras que se forma un campo de superficie frontal, a menudo llamado FSF, para mejorar el rendimiento eléctrico. Esta combinación de gestión óptica y recolección de portadores en el lado posterior es una de las razones por las que la tecnología BC es atractiva para módulos premium.
Ventajas técnicas
Sin sombreado de rejilla en el lado frontal
La ventaja más directa de las células BC es que la superficie frontal no tiene líneas de rejilla metálica. Esto reduce la pérdida por sombreado y aumenta la utilización de la luz. En cuanto a la apariencia del módulo, la superficie frontal totalmente negra o casi uniforme también puede ofrecer un efecto visual más limpio, lo que resulta especialmente atractivo en aplicaciones fotovoltaicas distribuidas comerciales, industriales y relacionadas con edificios.
Mayor potencial de eficiencia
Dado que la superficie frontal puede recibir más luz incidente, las células BC tienen una fuerte ventaja de eficiencia teórica y práctica. Cuando se combinan con tecnologías de pasivación avanzadas como TOPCon o HJT, las estructuras BC pueden mejorar aún más la eficiencia de conversión.
Integración flexible de tecnologías
BC no se limita a una única ruta de celda. Puede funcionar como una estructura de plataforma y combinarse con otras tecnologías de alta eficiencia. Por eso la industria habla de rutas como TBC, HBC, HPBC y ABC. La dirección común es la misma: reducir la pérdida óptica, mejorar la recolección de portadores y aumentar la potencia de salida del módulo.
Diseño especial de la rejilla trasera
Dado que tanto los electrodos positivos como los negativos están situados en la cara posterior, la disposición de la rejilla de las celdas BC es bastante diferente de la de las celdas convencionales. El siguiente ejemplo utiliza líneas rojas para las barras colectoras positivas y líneas azules para las barras colectoras negativas, tomando como ejemplo una disposición trasera de 18BB.
Cuando también se muestran los dedos finos, los dedos positivos y negativos se disponen en un patrón interdigitado. Las regiones de unión PN también se distribuyen de forma interdigitada similar. Las barras colectoras principales recogen la corriente cruzándose y conectándose con la estructura de dedos correspondiente.
A partir de la imagen real de la celda BC, podemos ver no solo las líneas de rejilla de la cara posterior, sino también los puntos PAD en ambos lados de la media celda. Estos puntos PAD son importantes para la conexión eléctrica y el diseño de soldadura, especialmente en estructuras de interconexión de alta densidad.
Aplicación del producto
Principio de soldadura de la cadena de celdas BC
La soldadura de celdas BC es diferente de la soldadura de celdas PERC o TOPCon convencionales. Para las celdas comunes con rejilla en ambas caras, la cinta suele conectarse desde la cara posterior de una celda hasta la cara frontal de la siguiente celda. En las celdas BC, tanto los electrodos positivos como los negativos están en la cara posterior, por lo que la cinta de soldadura debe seguir una trayectoria de conexión diferente.
Como se muestra en el diagrama, la soldadura de la cadena BC realiza la conexión en serie de las celdas utilizando cintas de soldadura en un patrón cíclico y escalonado entre dos celdas adyacentes. Esto es diferente del método de soldadura utilizado para las celdas TOPCon, donde la cinta va desde la parte posterior de una celda hasta la parte frontal de la siguiente celda.
Una celda completa se puede dividir en dos medias celdas, A y B. Los electrodos de la media celda A y de la media celda B están dispuestos de forma opuesta entre sí. Durante la soldadura de la cadena de celdas BC, la cinta de la celda inicial se lleva hasta el electrodo negativo de la media celda A y luego se corta. A continuación se repite la siguiente lógica de conexión:
Desde el electrodo positivo de la media celda A de la celda 1 hasta el electrodo negativo de la media celda B de la misma celda
Desde el electrodo positivo de la media celda B de la celda 1 hasta el electrodo negativo de la media celda A de la celda 2
Repetir el ciclo anterior para completar la conexión de la cadena de celdas
En el área resaltada, la cinta es en realidad una cinta continua. Se utilizan diferentes colores solo para que la relación entre los electrodos positivos y negativos sea más fácil de entender. El diagrama muestra claramente el patrón de soldadura cíclico escalonado en la celda BC.
La cadena de celdas completada muestra cómo se disponen las cintas de soldadura a través de múltiples celdas BC. Este tipo de encadenado requiere una colocación precisa de la cinta, un control estable de la tensión, un posicionamiento preciso y una buena comprensión del patrón de electrodos de la cara posterior.
El diagrama de flujo de corriente explica además el principio de conexión en serie. Dado que la trayectoria de la corriente se forma en la cara posterior mediante un encaminamiento escalonado de la cinta, el equipo de encadenado BC y el control del proceso son más exigentes que la soldadura estándar con cinta para celdas tradicionales.
Contacto y compra
Notas prácticas para la fabricación de módulos BC
Para los fabricantes que planean producir módulos BC, la sección de encadenado de celdas es uno de los puntos de proceso más importantes. El diseño de electrodos en la cara posterior significa que la lógica de encadenado convencional no se puede copiar simplemente. El equipo debe soportar una alineación precisa de contacto posterior, una alimentación controlada de la cinta, una temperatura de soldadura estable y una inspección fiable después de la soldadura.
En producción, los ingenieros deben prestar mucha atención al desplazamiento de la cinta, la calidad de las uniones soldadas, el riesgo de agrietamiento de las celdas, la coincidencia de los puntos PAD y la consistencia de la trayectoria de corriente. Cualquier pequeña desviación en la soldadura de la cara posterior puede provocar un aumento de la resistencia, pérdida de potencia o problemas de fiabilidad después del laminado y del funcionamiento exterior a largo plazo.
Ooitech cree: las uniones de recombinación de nanocristales de In₂O₃ con ingeniería de superficie combinadas con la ingeniería de HSM en volumen/interfaz han llevado los módulos tándem totalmente de perovskita de gran área a una eficiencia certificada del 26,2 %, acercando decisivamente esta tecnología a la comercialización.
Como proveedor de equipos, lo vemos así: la tecnología BC no es solo una mejora de la eficiencia de la celda, sino también un desafío de fabricación de módulos, especialmente en la precisión de la soldadura de cadenas y el control de la interconexión de la cara posterior. Para una línea de producción de paneles solares, la clave es adaptar el diseño del encadenador al patrón real de electrodos de la celda BC en lugar de tratarlo como un proceso TOPCon o PERC modificado. En nuestra opinión, las fábricas que evalúan módulos BC deberían verificar la estabilidad de la soldadura, el encaminamiento de la cinta y el rendimiento EL a escala piloto antes de pasar a la producción en masa.
