# ¿Cómo cortar mejor las células solares de varias piezas? > Un estudio de Nano Energy de la Universidad de Soochow refuta 20 años de sabiduría de la industria: bajo corte de bajo daño, el lado de la unión p-n en realidad recoge ![¿Cómo cortar mejor las células solares de varias piezas?](https://cdn.ooitech.com/static/upload/image/20260805/15ce62ff44f3df3b9754e60099c852f1.webp) - ** 2026-08-05 - ** 175 Vistas - ** [Blog](./Blog.html) ## ¿Cómo cortar mejor las células solares de varias piezas? **Respuesta rápida:** Cortar una celda completa en mitades, tercios o piezas más pequeñas aumenta la potencia del módulo al reducir la corriente que transporta cada tira, lo que disminuye la pérdida resistiva en la cinta. El beneficio se reduce a medida que la tira se hace más pequeña, y el costo mecánico aumenta. Tres enfoques dominan. El grabado por láser seguido de rotura mecánica es el más rápido e introduce la menor carga térmica, pero la calidad del borde de rotura depende de la profundidad del grabado. El corte completo por láser separa la celda solo con el haz y proporciona un borde más limpio a menor velocidad. La separación térmica por láser combina un láser con un paso de enfriamiento para que la grieta se propague a lo largo de una trayectoria controlada. Las dimensiones relevantes van desde una longitud de onda láser de 532 nm hasta tamaños de características cercanos a 1 µm y 20 µm hasta 100 µm, y el voltaje de la tira es bajo —alrededor de 0.55 V—, por lo que las ganancias provienen de la resistencia, no del voltaje. Fabricación de módulos fotovoltaicos · por Jerry, Ooitech ## Introducción TOPCon, SHJ y BC" title="¿Cómo cortar mejor las células solares de varias piezas? La verdad contraintuitiva sobre la pérdida de borde en células n-type TOPCon, SHJ y BC"/> Buscando mayor potencia en los módulos, los ingenieros a menudo cortan una célula grande en 1/2, 1/3 o incluso más "células pequeñas", y luego las reconectan en serie y paralelo dentro de un módulo. El objetivo es reducir la corriente y disminuir la pérdida de potencia resistiva. Pero cada corte deja una "herida" sin pasivar a lo largo del borde de la célula. Esas heridas se convierten en trampas de portadores y reducen la tensión de circuito abierto (Voc) y el factor de llenado (FF). Cuanto más pequeña es la subcélula, más daña esta pérdida por recombinación en los bordes. El método industrial más común hoy en día, "rayado láser + separación mecánica" (L&C), deja daño térmico grave a lo largo del corte. Y durante años el campo ha estado de acuerdo en una cosa: rayar en el lado de la unión p-n causa el mayor daño, por lo que "el lado de la unión p-n es el principal cuello de botella para la pérdida en los bordes". Esa creencia dio origen al truco estándar de "rayar desde el lado n-n+ para proteger la unión p-n". Pero, ¿esa "sabiduría común" ampliamente aceptada realmente refleja el comportamiento eléctrico intrínseco de la unión p-n? ¿O es solo un artefacto del calor del láser? ## Hallazgo clave: un comportamiento eléctrico intrínseco que rompe el consenso Un equipo de investigación del instituto FUNSOM de la Universidad de Soochow publicó un trabajo en Nano Energy utilizando un nuevo método de corte de bajo daño que llaman "separación rotacional de 45°". Este método evita inteligentemente el daño térmico del láser y sondea el verdadero comportamiento eléctrico intrínseco del borde de la unión p-n. La conclusión sorprendió a la industria: Con un corte de bajo daño, la eficiencia de recolección de portadores en el borde del lado de la unión p-n es realmente mayor que en el lado n-n+. En términos simples: rayar desde el lado de la unión p-n es la mejor estrategia industrial. Eso pone patas arriba veinte años de práctica aceptada. ## Cómo abrir el borde de la célula sin dañarlo Para estudiar el "comportamiento eléctrico intrínseco de la unión p-n", primero hay que resolver un problema complicado. El método tradicional [corte por láser](https://www.ooitech.com/SC-20P-Automatic-Solar-Cell-Laser-Cutting-Machine-High-Precision-BC-Cell-Processing-Equipment.html) deja una capa refundida y resolidificada, además de microfisuras y una acumulación de daño térmico a lo largo del borde, y todo eso enturbia cualquier observación de la unión p-n y del comportamiento de recombinación superficial. El equipo tomó un camino diferente, utilizando la naturaleza de escisión anisotrópica de los cristales de silicio para proponer un método de "escisión rotacional de 45°": Paso uno: rotar la oblea 45° en el plano. Paso dos: pre-rayar una línea poco profunda en el plano (100) con un rayador de diamante. Paso tres: clivar a lo largo de la familia de planos {110} para obtener una sección transversal atómicamente plana y sin daño térmico. La sección transversal del borde obtenida de esta manera conserva su integridad estructural y eléctrica. Combinada con una técnica de imagen de fotovoltaje con resolución micrométrica, se puede escanear el comportamiento eléctrico cerca del borde punto por punto, sin dañar la unión p-n. El experimento utilizó un láser de 532 nm (profundidad de penetración de aproximadamente 1.3 µm), alcanzando una resolución espacial de aproximadamente 1 µm bajo un objetivo de 50×, lo suficientemente claro como para capturar el comportamiento de decaimiento del fotovoltaje dentro de decenas de micrómetros del borde. ## Hallazgos Experimentales Figura 1. Efecto del corte en la integridad de la unión p-n (a, b), esquema del método de clivaje rotacional de 45° (c, d) y esquemas de las tres estructuras de celdas de alta eficiencia (e-g). La Figura 1a muestra el proceso tradicional de L&C rayando en el lado de la unión p-n: primero un láser ablaciona una ranura en la superficie de la celda (la marca del láser), luego la fuerza mecánica rompe la celda. La Figura 1b es la sección transversal SEM del borde después del corte L&C. Se puede ver claramente que la sección se divide en dos zonas. La parte superior es la "región de ablación láser", mostrando una morfología obvia de refundido y resolidificado. La parte inferior es la "región separada por tensión", desgarrada por fuerza mecánica, dejando muchas microgrietas irregulares y charcos de fusión. Este daño térmico es exactamente lo que impulsa el aumento de la corriente de fuga y la caída en el rendimiento de la celda. Vale la pena señalar: cuando el láser raya en el lado de la unión p-n, la unión p-n misma queda completamente destruida por el calor. Así que el "fenómeno" que la industria siempre vio, de que "el lado de la unión p-n es el cuello de botella de la pérdida de borde", es en realidad un artefacto del daño térmico. La Figura 1c muestra el método de corte rotacional de 45° propuesto aquí: girar la oblea 45° alrededor del eje en el plano, rayar el plano (100) con un lápiz de diamante y luego rasgar a lo largo del plano de clivaje {110}. La Figura 1d es la imagen SEM del borde clivado, barra de escala 20 µm. La sección transversal es extremadamente plana y limpia, sin rastros de fusión, preservando perfectamente la estructura y la integridad eléctrica de la unión p-n. Esa es la clave para estudiar el "comportamiento intrínseco". Este trabajo analiza tres tecnologías de células de alta eficiencia tipo n dominantes: TOPCon, SHJ y TBC. Comparten una característica común. Sobre un sustrato de c-Si tipo n, llevan tanto una unión p-n (homo o heterounión) como una unión n-n+ de alta-baja. Por lo tanto, estudiar su comportamiento en el borde brinda orientación directa para la producción industrial real. Figura 2. Análisis de fotovoltaje de borde frontal de células TOPCon, SHJ y TBC. La Figura 2a muestra el escaneo con láser de 532 nm desde el borde de la superficie frontal de la célula hacia adentro, trabajando con una plataforma de precisión XY y un amplificador eléctrico para registrar la señal de fotovoltaje en tiempo real, construyendo finalmente un mapa de fotovoltaje 2D. La Figura 2b es la imagen de fotovoltaje frontal de TOPCon, SHJ y TBC (de izquierda a derecha). Un color más brillante significa mayor fotovoltaje. Las tres células muestran una "banda de gradiente" obvia dentro de ~100 µm del borde, con menor fotovoltaje más cerca del borde. Esa es la evidencia directa de la pérdida por recombinación en el borde. Comparando las tres: TOPCon tiene el fotovoltaje más alto (0.40–0.55 V) y satura más rápido. TBC tiene el más bajo (0.36–0.49 V) y decae más lentamente, lo que significa que su recombinación en el borde es la peor. Este resultado va en contra del sentido común de que "la unión p-n es el cuello de botella", porque el lado frontal (el lado que mira a la luz) suele ser exactamente donde se encuentra la unión p-n. La Figura 2c normaliza el perfil de fotovoltaje extraído a lo largo de la línea discontinua negra en la Figura 2b. Las tres curvas muestran "bajo en el borde, alto en la meseta", pero la velocidad de saturación (que refleja la longitud de recombinación en el borde) difiere claramente: - TOPCon: región de decaimiento más corta, cerca de la saturación dentro de aproximadamente 100 µm, menor pérdida en el borde. - SHJ: región de decaimiento intermedia, cerca de la saturación a ~200 µm. - TBC: recuperación más lenta, extendiéndose hasta ~500 µm antes de la saturación completa, la peor pérdida en el borde. La Figura 2d explica la física detrás de las diferencias. Un hueco fotogenerado termina haciendo una de dos cosas: siendo recolectado por un electrodo, o derivando hacia el borde y recombinándose. ### TOPCon: emisor en el frontal, trayectoria de recolección de huecos ultracorta La superficie frontal es un emisor p+. Los huecos solo necesitan cruzar el emisor muy delgado para ser recolectados por el electrodo frontal, por lo que la mayoría de los huecos "nunca tienen la oportunidad" de llegar al borde. Al mismo tiempo, el campo fuerte formado por p+ emisor / SiOx / n-poly-Si sigue siendo efectivo en el borde, separando rápidamente los portadores. Esa es la razón fundamental por la que TOPCon tiene la menor pérdida de borde. ### SHJ: el frontal recolecta electrones, los huecos toman el camino largo La superficie frontal de SHJ es n-a-Si:H, que recolecta electrones. Los huecos tienen que difundirse hasta el p-a-Si:H trasero antes de ser recolectados, un camino muy largo. Añade la capa de TCO altamente conductora que actúa como una "autopista", llevando muchos huecos lateralmente hacia el borde, y la recombinación en el borde aumenta notablemente. ### TBC: todos los electrodos en la parte trasera, eliminación total En TBC, todos los electrodos están en la parte trasera. Los portadores generados en la superficie frontal deben viajar lateralmente a través de toda la oblea para ser recolectados. Peor aún, la capa de pasivación frontal de Al2O3 lleva mucha carga negativa fija, induciendo una capa de acumulación de huecos en la superficie del Si y formando un "canal conductor de huecos" que empuja los huecos aún más hacia el borde. Nota rápida: el comportamiento del fotovoltaje frontal está determinado principalmente por dos cosas: la "distancia de recolección de portadores" y "si existe un canal de transporte lateral", y no tiene nada que ver con la dirección de la unión p-n en sí. Figura 3. Análisis del fotovoltaje de borde trasero de celdas TOPCon, SHJ y TBC. La Figura 3a esquematiza el escaneo láser desde el borde trasero. La Figura 3b es el mapa de fotovoltaje 2D correspondiente. En comparación con la Figura 2b, las tres celdas muestran un fotovoltaje trasero más bajo que el frontal (porque la superficie frontal generalmente tiene un mejor diseño antirreflectante y mayor utilización de la luz). La Figura 3c revela algo interesante: el "ganador" del borde trasero se convierte en TBC. Aunque SHJ también tiene una unión p-n en la parte trasera, su fotovoltaje de borde es en realidad más bajo que el de TOPCon, lo que demuestra aún más que la "posición de la unión p-n" no es el único factor que decide la pérdida de borde. La Figura 3d esquematiza el mecanismo de transporte de portadores minoritarios en el lado trasero. La parte trasera es especial: el n-poly-Si trasero contiene una alta concentración de electrones, formando un entorno de campo fuerte que suprime los huecos pero promueve la recolección de electrones. ### Lado trasero de TOPCon: el "carril rápido" de huecos está suprimido La alta concentración de electrones en el n-poli-Si trasero suprime el transporte de huecos. Los huecos deben atravesar todo el sustrato de c-Si tipo n para llegar al emisor p+ frontal antes de ser recolectados. Este "transporte de larga distancia" hace que la fotovoltaje del lado trasero sea generalmente más baja, pero también reduce el número de huecos que llegan al borde. ### Lado trasero de SHJ: la heterounión es fuerte, pero el TCO es una espada de doble filo La heterounión de n-type c-Si / p-a-Si:H de SHJ realmente ofrece una separación de portadores más fuerte que TOPCon, pero su TCO tiene baja resistencia lateral y aún "corta circuitos" con una buena parte de los huecos hacia el borde. El resultado: una fuerte capacidad de separación no equivale a una pequeña pérdida en el borde. ### Lado trasero de TBC: el HSC de huecos está justo ahí en la parte trasera, una ventaja de jugar en casa El HSC del lado trasero de TBC enfrenta directamente los huecos fotogenerados. Los portadores se recolectan justo en la parte trasera, por lo que muchos menos fluyen hacia el borde, y la fotovoltaje del lado trasero se satura más rápido. Nota rápida: el comportamiento de la fotovoltaje del lado trasero muestra una tendencia "inversa" en comparación con el frontal. TBC es el peor en el frontal pero el mejor en el trasero, lo que demuestra que "qué lado mira a la luz" importa más que "qué lado es la unión p-n". Figura 4. Modelo de distribución de fotovoltaje en sección transversal de celdas TOPCon y SHJ. Si las Figuras 2 y 3 miran el borde "desde el lateral", entonces la Figura 4 lo corta "transversalmente". El láser escanea directamente sobre la sección transversal, por lo que se ve todo el comportamiento eléctrico desde la unión p-n hasta la n-n+ de una sola vez. Esta es la parte más original del estudio. La Figura 4a es el mapa de fotovoltaje de sección transversal de TOPCon, de izquierda a derecha el lado frontal (emisor p+ / unión p-n) y el lado posterior (n-poli-Si / unión n-n+). Se puede ver que el lado izquierdo (unión p-n) es más brillante en general, y el lado derecho (n-n+) es más oscuro. La curva extraída en la Figura 4b es muy clara: desde el lado de la unión p-n hacia el lado n-n+, el fotovoltaje cae monótonamente, con toda la región de decaimiento alrededor de 100 µm. Este resultado rechaza rotundamente la visión tradicional de que "la unión p-n es el cuello de botella de la pérdida de borde", porque en condiciones de bajo daño, el lado de la unión p-n es en cambio la zona de alto fotovoltaje. La Figura 4c da la razón física: en el lado de la unión p-n (emisor p+), los portadores minoritarios (huecos) solo recorren una corta distancia para ser recolectados, mientras que en el lado n-n+ (la región de n-poli-Si), los huecos deben cruzar todo el c-Si tipo n para llegar al emisor p+, un camino largo con alta probabilidad de recombinación, por lo que la pérdida es mayor. Las Figuras 4d–f muestran exactamente la misma tendencia en las celdas SHJ: desde la unión p-n trasera (p-a-Si:H / n-c-Si) hasta la unión n-n+ frontal (i/n-a-Si:H / n-c-Si), el fotovoltaje vuelve a caer monótonamente. Esta regularidad que se mantiene en diferentes estructuras de celda es uno de los argumentos centrales del estudio. Para describir esto cuantitativamente, el equipo derivó un modelo de difusión de portadores minoritarios unidimensional. La Figura 4g es el esquema del modelo, que muestra la curva (naranja) decayendo monótonamente desde el lado de la unión p-n (contacto selectivo de huecos, HSC) hacia el lado ESC (contacto selectivo de electrones, ESC). La Figura 4h compara además el comportamiento de los portadores en los lados HSC y ESC: - Lado HSC: los portadores minoritarios (huecos) se recolectan en una corta distancia, baja probabilidad de recombinación. - Lado ESC: los portadores minoritarios deben difundirse una larga distancia para alcanzar el HSC, recombinándose fuertemente en el camino. - El mecanismo de separación de portadores de la unión p-n tiene el doble beneficio de contacto fuertemente dopado más contacto pasivado, más eficiente que una unión de alta-baja (n-n+) simple. Nota rápida: el modelo de fotovoltaje de sección transversal confirma cuantitativamente que "el rendimiento eléctrico del lado de la unión p-n supera al lado n-n+", y propone la "longitud de difusión de portadores minoritarios L" como una nueva métrica para evaluar la pérdida de borde. Figura 5. Análisis de fotovoltaje de sección transversal de una celda TOPCon fabricada por el método industrial de separación por láser térmico (TLS). Para verificar si la conclusión del método de clivaje a 45° se mantiene para el corte industrial, el equipo utilizó el método de "separación térmica por láser" (TLS) (Figura 5a) — primero un láser pretrata el lado de la unión p-n (el Pre-grooving en la figura), luego el agua de enfriamiento asiste la separación. TLS es una de las técnicas de corte de bajo daño reconocidas hoy en día. La Figura 5b es la imagen de fotovoltaje de sección transversal del TOPCon después del corte TLS: el lado izquierdo (unión p-n) es claramente más brillante que el lado derecho (n-n+). La curva cuantitativa en la Figura 5c muestra que desde la unión p-n hacia el lado posterior, el fotovoltaje aún cae monótonamente, totalmente consistente con el resultado del clivaje a 45°. Verificación clave: incluso con el método TLS industrial (cortando directamente desde el lado de la unión p-n), el fotovoltaje aún muestra la tendencia de "unión p-n alta, n-n+ baja". Esto indica que bajo corte de bajo daño, la "unión p-n" no es un cuello de botella en absoluto, sino más bien donde reside la ventaja. La experiencia previa de la industria de que "el lado de la unión p-n funciona mejor" en el corte TLS finalmente se confirma tanto experimental como teóricamente. Figura 6. Análisis de fotovoltaje de sección transversal de celdas TBC y THBC, más un esquema de la estrategia de corte de unión p-n de bajo daño. Las Figuras 6a y 6b son las imágenes de fotovoltaje de sección transversal de las celdas TBC y THBC. TBC tiene el fotovoltaje más alto, 0.39 V, y THBC es ligeramente más bajo (0.21 V), pero ambas muestran la clara distribución espacial de "unión p-n brillante, n-n+ oscura". Las curvas extraídas en las Figuras 6c y 6d siguen el mismo patrón que la Figura 4: disminución monótona desde la unión p-n hacia n-n+. Vale la pena mencionar especialmente el pequeño recuadro en la Figura 6c: la "distribución direccional" del fotovoltaje para cada estructura de celda muestra un patrón de "denso arriba a la izquierda, disperso abajo a la derecha", lo que significa que la ventaja eléctrica del lado de la unión p-n es universal en todas las estructuras y procesos. La Figura 6e explica qué hace especiales a las celdas de contacto posterior: el HSC recolecta huecos "cerca" en la parte posterior, y el ESC recolecta electrones "cerca" en la parte posterior. Los portadores minoritarios (huecos) generados en la región de la unión p-n solo necesitan una corta distancia para llegar al HSC, por lo que la pérdida es pequeña; los portadores minoritarios en la región n-n+ tienen que hacer un largo recorrido, por lo que la pérdida es mayor. Este patrón coincide exactamente con TOPCon y SHJ. Basándose en toda esta evidencia, el equipo propuso una estrategia de corte completamente nueva en la Figura 6f: ### Recomendación de la industria En el corte de bajo daño (como TLS), debe cortar desde el lado de la unión p-n. Razón: el lado de la unión p-n tiene mayor eficiencia de separación de portadores y una ruta de transporte de portadores minoritarios más corta. Incluso bajo alguna perturbación del proceso, mantiene un rendimiento eléctrico decente. Esta recomendación revierte veinte años de práctica industrial de "evitar tocar la unión p-n". ## La opinión de Ooitech Honestamente, este es uno de esos hallazgos que reescribe silenciosamente un hábito a nivel de línea en lugar de una especificación destacada. La conclusión para cualquiera que opere una línea de tipo n: combine su receta de corte láser con la física de portadores de la propia célula, y no coloque ciegamente la línea de corte en el lado n-n+ solo porque esa era la regla antigua. La separación de bajo daño (estilo TLS) es el verdadero habilitador aquí, y ajustar ese proceso en una máquina de corte láser de células solares es exactamente donde los fabricantes de módulos ganan o pierden Voc y FF reales. Construimos nuestras estaciones de corte y conexión para mantener bajo el daño en los bordes en formatos TOPCon, SHJ y BC, por lo que este tipo de investigación se aplica directamente a la producción. Si desea ver cómo se ven estos pasos en una línea en funcionamiento, el canal de YouTube de Ooitech en [www.youtube.com/ooitech](http://www.youtube.com/ooitech) vale la pena seguir. --- ##### Etiquetas: ![](/template/ooitech/assets/img/shape/06.png) ![](https://cdn.ooitech.com/runtime/image/w800_h700_fitblur_v2_w800_h700_fitblur_v2_1757399770541443.webp) ### Solicitar Cotización Todas las cargas son seguras y confidenciales. ## Entregamos experiencia en la que puedes confiar nuestro servicio Equipos directamente de fábrica. ![](/template/ooitech/assets/img/icon/money-2.svg) ### Ventajas de costo-efectividad Entregamos valor excepcional, maximizando resultados mientras optimizamos presupuestos para los clientes. ![](/template/ooitech/assets/img/icon/staff.svg) ### Nuestro equipo con experiencia Nuestros profesionales capacitados se especializan en soluciones innovadoras y estrategias personalizadas. ![](/template/ooitech/assets/img/icon/certified.svg) ### Más de 15 años de experiencia en la industria La experiencia profunda garantiza resultados confiables, actualizados y comprobados para el éxito. ![](https://cdn.ooitech.com/static/upload/image/20250910/1757477357667605.webp ) ![](https://cdn.ooitech.com/static/upload/image/20250910/1757477724911512.webp) ![](/template/ooitech/assets/img/shape/06.png) ## Lo que nuestro cliente dice sobre nosotros Los testimonios de los clientes elogian nuestra profunda comprensión de sus desafíos, lo que lleva a soluciones innovadoras y un fuerte retorno de inversión. 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Elimina el efecto de capacitancia. Cumple con IEC 60904-9:2020.