Celdas Solares BC Explicadas: Estructura, Diferencias, Proceso de Fabricación y Principio de Soldadura de String
Tabla de Contenidos
Introducción del producto
La célula solar BC, abreviatura de célula solar de contacto posterior, es una tecnología de célula de silicio cristalino de alta eficiencia donde el emisor, el campo superficial posterior y los electrodos metálicos se colocan todos en la parte trasera de la célula. Su forma básica se conoce generalmente como IBC, o Contacto Posterior Interdigitado célula.
En comparación con las células de silicio cristalino convencionales, la característica más visible de las células BC es que no hay líneas de rejilla metálicas en la superficie frontal. Dado que la parte frontal está libre de sombreado de barras colectoras y dedos, más luz solar puede entrar en la superficie de la célula, se reduce la pérdida óptica y se 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 sola capa de pasivación. La idea central de la tecnología BC es estructural: la unión PN y los electrodos metálicos se trasladan a la parte trasera 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 por óxido túnel trasero. PERC generalmente se basa en la mejora de la pasivación trasera. HJT utiliza pasivación de silicio amorfo y contacto de heterounión. BC, sin embargo, se centra en eliminar el sombreado del electrodo frontal moviendo la estructura de recolección de corriente hacia la parte posterior.
Por ello, BC también se puede combinar con otras tecnologías de células. La tecnología BC pura generalmente se representa con IBC. TOPCon más BC puede formar la tecnología TBC; HJT más BC puede formar la 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 célula BC
Tomando IBC como ejemplo, el cambio estructural más importante es que tanto la unión PN como los electrodos metálicos están ubicados en la parte posterior de la célula. La superficie frontal se utiliza principalmente para la absorción de luz y pasivación, mientras que la superficie posterior completa la separación de portadores y la recolección de corriente a través de regiones positiva y negativa entrelazadas.
| Elemento | Descripción |
|---|---|
| Tipo de célula | célula solar de contacto posterior |
| Ruta tecnológica básica | IBC, Contacto Posterior Entrelazado |
| Característica frontal | Sin sombreado de rejilla metálica frontal |
| Característica posterior | Electrodos positivo y negativo dispuestos en la parte posterior |
| Diseño estructural central | Unión PN y electrodos metálicos movidos a la parte posterior |
| Beneficio principal | Reducción de pérdida por sombreado óptico y mejora del 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 células IBC
Un proceso típico de célula IBC se puede resumir de la siguiente manera:
Pulido químico y eliminación de daños
Difusión en tubo de BBr3
Crecimiento de máscara de oxígeno seco
Serigrafía para apertura local de BSF
Difusión en tubo de POCl3
Texturizado
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 celda 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 ingresa al 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 texturizado piramidal para mejorar la captura de luz, mientras que se forma un campo superficial 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 frontal
La ventaja más directa de las celdas 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. Para la apariencia del módulo, la superficie frontal completamente negra o casi uniforme también puede ofrecer un efecto visual más limpio, lo que es especialmente atractivo en aplicaciones fotovoltaicas distribuidas comerciales, industriales y relacionadas con edificios.
Mayor potencial de eficiencia
Debido a que la superficie frontal puede recibir más luz incidente, las celdas BC tienen una fuerte ventaja teórica y práctica en eficiencia. Cuando se combinan con tecnologías de pasivación avanzadas como TOPCon o HJT, las estructuras BC pueden mejorar aún más la eficiencia de conversión.
Integración tecnológica flexible
BC no se limita a una sola ruta de celda. Puede funcionar como una estructura de plataforma y combinarse con otras tecnologías de alta eficiencia. Esta es la razón por la que la industria discute 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 rejilla en el lado posterior
Dado que tanto los electrodos positivos como los negativos están ubicados en el lado posterior, el diseño de la rejilla de las celdas BC es bastante diferente al de las celdas convencionales. El siguiente ejemplo utiliza líneas rojas para los busbars positivos y líneas azules para los busbars negativos, tomando como ejemplo un diseño de lado posterior de 18BB.
Cuando también se muestran los dedos finos, los dedos positivos y negativos están dispuestos en un patrón interdigitado. Las regiones de unión PN también se distribuyen de manera interdigitada similar. Los busbars principales recolectan corriente cruzando y conectándose con la estructura de dedos correspondiente.
En la imagen real de la célula BC, podemos ver no solo las líneas de rejilla de la parte posterior, sino también los puntos PAD en ambos lados de la media célula. 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 cadenas de células BC
La soldadura de células BC es diferente de la soldadura convencional de células PERC o TOPCon. Para las células comunes con rejilla en ambos lados, la cinta generalmente conecta desde la parte posterior de una célula hasta la parte frontal de la siguiente. En las células BC, tanto los electrodos positivos como los negativos están en la parte posterior, por lo que la cinta de soldadura debe seguir una ruta de conexión diferente.
Como se muestra en el diagrama, la soldadura de cadenas BC realiza la conexión en serie de las células utilizando cintas de soldadura en un patrón cíclico y escalonado entre dos células adyacentes. Esto es diferente del método de soldadura utilizado para las células TOPCon, donde la cinta viaja desde la parte posterior de una célula hasta la parte frontal de la siguiente.
Una célula completa se puede dividir en dos medias células, A y B. Los electrodos de la media célula A y la media célula B están dispuestos de manera opuesta entre sí. Durante la soldadura de la cadena de células BC, la cinta de la célula inicial se tira hasta el electrodo negativo de la media célula A y luego se corta. Luego se repite la siguiente lógica de conexión:
Desde el electrodo positivo de la media célula A en la célula 1 hasta el electrodo negativo de la media célula B en la misma célula
Desde el electrodo positivo de la media célula B en la célula 1 hasta el electrodo negativo de la media célula A en la célula 2
Repetir el ciclo anterior para completar la conexión de la cadena de células
En el área resaltada, la cinta es en realidad una cinta continua. Se utilizan diferentes colores solo para facilitar la comprensión de la relación entre electrodos positivos y negativos. El diagrama muestra claramente el patrón de soldadura escalonado cíclico en la célula BC.
La cadena de células completada muestra cómo se disponen las cintas de soldadura a través de múltiples células BC. Este tipo de encadenamiento requiere una colocación precisa de la cinta, control de tensión estable, posicionamiento preciso y un buen conocimiento del patrón de electrodos en la parte posterior.
El diagrama de flujo actual explica más a fondo el principio de conexión en serie. Dado que la trayectoria de la corriente se forma en la parte posterior a través del enrutamiento escalonado de las cintas, el equipo de ensamblaje de celdas BC y el control del proceso son más exigentes que la soldadura estándar de cintas 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 ensamblaje de celdas es uno de los puntos de proceso más importantes. El diseño del electrodo en la parte posterior significa que la lógica de ensamblaje convencional no se puede copiar simplemente. El equipo debe soportar una alineación precisa de los contactos traseros, alimentación controlada de cintas, temperatura de soldadura estable e inspección confiable después de la soldadura.
En producción, los ingenieros deben prestar mucha atención al desplazamiento de la cinta, la calidad de la unión soldada, el riesgo de agrietamiento de la celda, la coincidencia de los puntos PAD y la consistencia de la trayectoria de la corriente. Cualquier pequeña desviación en la soldadura de la parte posterior puede causar un aumento de la resistencia, pérdida de potencia o problemas de confiabilidad después del laminado y la operación a largo plazo en exteriores.
Opinión de Ooitech
Como proveedor de equipos, lo vemos de esta manera: la tecnología BC no solo es una mejora en la eficiencia de las celdas, sino también un desafío en la fabricación de módulos, especialmente en la precisión de la soldadura de las cintas y el control de la interconexión en la parte posterior. Para una línea de producción de paneles solares, la clave es hacer coincidir el diseño del ensamblador con el patrón real de electrodos de las celdas BC, en lugar de tratarlo como un proceso TOPCon o PERC modificado. En nuestra opinión, las fábricas que evalúan módulos BC deben verificar la estabilidad de la soldadura, el enrutamiento de las cintas y el rendimiento EL a escala piloto antes de pasar a la producción en masa.
