Ogniwa słoneczne BC wyjaśnione: Struktura, różnice, proces produkcji i zasada lutowania taśm
Wprowadzenie produktu
Ogniwo słoneczne BC, w skrócie ogniwo słoneczne z tylnym kontaktem, to wysokowydajna technologia ogniw krzemowych, w której emiter, pole powierzchni tylnej i elektrody metalowe są umieszczone po tylnej stronie ogniwa. Jego podstawowa forma jest zwykle znana jako IBC, czyli Interdigitated Back Contact ogniwo.
W porównaniu z konwencjonalnymi ogniwami krzemowymi, najbardziej widoczną cechą ogniw BC jest brak metalowych linii siatki na przedniej powierzchni. Ponieważ przednia strona jest wolna od zacienienia przez szyny zbiorcze i palce, więcej światła słonecznego może dotrzeć do powierzchni ogniwa, zmniejszają się straty optyczne, a efektywna powierzchnia generowania energii wzrasta. Dlatego ogniwa BC są często używane w modułach słonecznych o wysokiej wydajności i wysokiej estetyce.
Co odróżnia ogniwa BC
Kluczowa różnica między ogniwami BC a ogniwami PERC, TOPCon lub HJT nie polega po prostu na typie płytki lub pojedynczej warstwie pasywacyjnej. Główną ideą technologii BC jest struktura: złącze PN i elektrody metalowe są przeniesione na tylną stronę ogniwa.
Na przykład TOPCon jest często omawiany w kontekście podłoży krzemowych typu N, pasywacji przedniej strony i tylnej struktury kontaktu pasywowanego tlenkiem tunelowym. PERC zwykle opiera się na ulepszeniu pasywacji tylnej. HJT wykorzystuje pasywację amorficznym krzemem i kontakt heterozłączowy. BC natomiast koncentruje się na usunięciu zacienienia przedniej elektrody poprzez przeniesienie struktury zbierania prądu na tył.
Z tego powodu BC można również łączyć z innymi technologiami ogniw. Czysta technologia BC jest ogólnie reprezentowana przez IBC. TOPCon plus BC może tworzyć technologię TBC; HJT plus BC może tworzyć technologię HBC. HPBC jest powszechnie znane jako trasa związana z P-typu IBC, podczas gdy ABC odnosi się do technologii All Back Contact, często omawianej razem z koncepcjami redukcji srebra lub projektowania bezsrebrowego.
Parametry Techniczne
Typowa struktura ogniwa BC
Biorąc IBC jako przykład, najważniejszą zmianą strukturalną jest umieszczenie zarówno złącza PN, jak i elektrod metalowych na tylnej stronie ogniwa. Przednia powierzchnia służy głównie do absorpcji światła i pasywacji, podczas gdy tylna powierzchnia realizuje separację nośników i zbieranie prądu poprzez przeplatane dodatnie i ujemne regiony.
| Element | Opis |
|---|---|
| Typ ogniwa | ogniwo słoneczne z tylnym kontaktem |
| Podstawowa trasa technologiczna | IBC, Interdigitated Back Contact |
| Cecha przedniej strony | Brak zacienienia przez metalowe linie siatki na przedniej stronie |
| Cecha tylnej strony | Elektrody dodatnie i ujemne umieszczone na tylnej stronie |
| Podstawowy projekt strukturalny | Złącze PN i elektrody metalowe przeniesione na tylną stronę |
| Główna korzyść | Zmniejszone straty optyczne spowodowane zacienieniem i zwiększona efektywna powierzchnia absorpcji światła |
| Kompatybilne trasy | IBC, TBC, HBC, HPBC, ABC i inne struktury oparte na BC |
| Wpływ na proces modułu | Wymaga innej logiki łączenia ogniw w porównaniu z ogniwami PERC, TOPCon i HJT |
Proces produkcji ogniwa IBC
Typowy proces ogniwa IBC można podsumować w następujący sposób:
Polerowanie chemiczne i usuwanie uszkodzeń
Dyfuzja rurowa BBr3
Wzrost maski tlenowej na sucho
Sitodruk do lokalnego otwarcia BSF
Dyfuzja rurowa POCl3
Teksturowanie
Pasywacja dwustronna
Sitodruk do lokalnego otwarcia kontaktu
Metalizacja sitodrukowa
Głównym wyzwaniem technologii BC jest przygotowanie wysokiej jakości obszarów typu p i n na tylnej stronie ogniwa w sposób naprzemienny. W typowym procesie na tylnej stronie można wydrukować maskę dyfuzyjną zawierającą bor. Po dyfuzji bor wnika do podłoża typu N i tworzy obszar p+. Obszar bez wydrukowanej maski może następnie utworzyć obszar n+ poprzez dyfuzję fosforu.
Na przedniej stronie stosuje się teksturowanie piramidowe w celu zwiększenia pułapkowania światła, natomiast tworzone jest pole powierzchni przedniej, często nazywane FSF, w celu poprawy wydajności elektrycznej. To połączenie zarządzania optycznego i kolekcji nośników po stronie tylnej jest jednym z powodów, dla których technologia BC jest atrakcyjna dla modułów premium.
Zalety techniczne
Brak zacienienia od siatki na przedniej stronie
Najbardziej bezpośrednią zaletą ogniw BC jest to, że przednia powierzchnia nie ma metalowych linii siatki. Zmniejsza to straty spowodowane zacienieniem i zwiększa wykorzystanie światła. W przypadku wyglądu modułu, całkowicie czarna lub prawie jednolita przednia powierzchnia może również zapewnić czystszy efekt wizualny, co jest szczególnie atrakcyjne w rozproszonych komercyjnych, przemysłowych i budowlanych zastosowaniach fotowoltaicznych.
Wyższy potencjał wydajności
Ponieważ przednia powierzchnia może otrzymać więcej padającego światła, ogniwa BC mają silną teoretyczną i praktyczną przewagę wydajnościową. W połączeniu z zaawansowanymi technologiami pasywacji, takimi jak TOPCon lub HJT, struktury BC mogą dodatkowo poprawić wydajność konwersji.
Elastyczna integracja technologii
BC nie ogranicza się do jednej ścieżki ogniwa. Może działać jako struktura platformy i łączyć się z innymi wysokowydajnymi technologiami. Dlatego branża dyskutuje o ścieżkach takich jak TBC, HBC, HPBC i ABC. Wspólny kierunek jest ten sam: zmniejszenie strat optycznych, poprawa kolekcji nośników i zwiększenie mocy wyjściowej modułu.
Specjalny projekt siatki po stronie tylnej
Ponieważ zarówno elektrody dodatnie, jak i ujemne znajdują się po stronie tylnej, układ siatki ogniw BC znacznie różni się od konwencjonalnych ogniw. Poniższy przykład używa czerwonych linii dla szyn zbiorczych dodatnich i niebieskich linii dla szyn zbiorczych ujemnych, na przykładzie układu tylnej strony z 18BB.
Gdy pokazane są również cienkie palce, palce dodatnie i ujemne są ułożone w naprzemienny wzór. Obszary złącza PN są również rozmieszczone w podobny naprzemienny sposób. Główne szyny zbiorcze zbierają prąd, krzyżując się i łącząc z odpowiednią strukturą palców.
Na rzeczywistym obrazie ogniwa BC widać nie tylko linie siatki na tylnej stronie, ale także punkty PAD po obu stronach połówki ogniwa. Te punkty PAD są ważne dla połączeń elektrycznych i projektowania lutowania, szczególnie w strukturach o wysokiej gęstości połączeń.
Zastosowanie produktu
Zasada lutowania łańcucha ogniw BC
Lutowanie ogniw BC różni się od konwencjonalnego lutowania ogniw PERC lub TOPCon. W przypadku typowych ogniw z podwójną siatką, taśma zwykle łączy tylną stronę jednego ogniwa z przednią stroną następnego. W ogniwach BC zarówno elektrody dodatnie, jak i ujemne znajdują się na tylnej stronie, dlatego taśma lutownicza musi podążać inną ścieżką połączenia.
Jak pokazano na schemacie, lutowanie łańcucha BC realizuje szeregowe połączenie ogniw za pomocą taśm lutowniczych w cyklicznym i naprzemiennym wzorze między dwoma sąsiednimi ogniwami. Różni się to od metody spawania stosowanej w ogniwach TOPCon, gdzie taśma przechodzi z tyłu jednego ogniwa na przód następnego.
Pełne ogniwo można podzielić na dwie połówki, A i B. Elektrody połówki A i połówki B są ułożone przeciwnie do siebie. Podczas lutowania łańcucha ogniw BC taśma z początkowego ogniwa jest ciągnięta do elektrody ujemnej połówki A, a następnie cięta. Następnie powtarzana jest następująca logika połączeń:
Od elektrody dodatniej połówki A na ogniwie 1 do elektrody ujemnej połówki B na tym samym ogniwie
Od elektrody dodatniej połówki B na ogniwie 1 do elektrody ujemnej połówki A na ogniwie 2
Powtórz powyższy cykl, aby zakończyć połączenie łańcucha ogniw
W zaznaczonym obszarze taśma jest w rzeczywistości jedną ciągłą taśmą. Różne kolory są użyte tylko po to, aby łatwiej zrozumieć relację między elektrodami dodatnimi i ujemnymi. Schemat wyraźnie pokazuje cykliczny naprzemienny wzór spawania na ogniwie BC.
Gotowy łańcuch ogniw pokazuje, jak taśmy lutownicze są rozmieszczone na wielu ogniwach BC. Ten typ łączenia wymaga dokładnego umieszczenia taśmy, stabilnej kontroli napięcia, precyzyjnego pozycjonowania i dobrego zrozumienia wzoru elektrod na tylnej stronie.
Poniższy schemat przepływu prądu dodatkowo wyjaśnia zasadę połączenia szeregowego. Ponieważ ścieżka prądu jest utworzona na tylnej stronie poprzez przesunięte prowadzenie taśmy, sprzęt do łączenia BC i kontrola procesu są bardziej wymagające niż standardowe lutowanie taśm dla tradycyjnych ogniw.
Kontakt i zakup
Praktyczne uwagi dotyczące produkcji modułów BC
Dla producentów planujących produkcję modułów BC, sekcja łączenia ogniw jest jednym z najważniejszych punktów procesu. Konstrukcja elektrod na tylnej stronie oznacza, że konwencjonalna logika łączenia nie może być po prostu skopiowana. Sprzęt musi wspierać dokładne wyrównanie styków tylnych, kontrolowane podawanie taśmy, stabilną temperaturę lutowania oraz niezawodną kontrolę po spawaniu.
W produkcji inżynierowie powinni zwracać szczególną uwagę na przesunięcie taśmy, jakość połączeń lutowanych, ryzyko pękania ogniw, dopasowanie punktów PAD oraz spójność ścieżki prądu. Każde małe odchylenie w lutowaniu tylnej strony może spowodować wzrost rezystancji, utratę mocy lub problemy z niezawodnością po laminacji i długotrwałej pracy na zewnątrz.
Opinia Ooitech
Jako dostawca sprzętu, widzimy to tak: technologia BC to nie tylko ulepszenie wydajności ogniw, ale także wyzwanie w produkcji modułów, szczególnie w zakresie dokładności lutowania łączników i kontroli połączeń na tylnej stronie. Dla linii produkcyjnej paneli słonecznych kluczem jest dopasowanie konstrukcji łącznika do rzeczywistego wzoru elektrod ogniw BC, a nie traktowanie go jak zmodyfikowanego procesu TOPCon lub PERC. Naszym zdaniem fabryki oceniające moduły BC powinny zweryfikować stabilność lutowania, prowadzenie taśmy i wydajność EL w skali pilotażowej przed przejściem do produkcji masowej.
