Cellules solaires BC expliquées : structure, différences, processus de fabrication et principe de soudage des chaînes
Présentation du produit
Cellule solaire BC, abréviation de Cellule solaire à contact arrière, est une technologie de cellule en silicium cristallin à haut rendement où l'émetteur, le champ arrière et les électrodes métalliques sont tous placés sur la face arrière de la cellule. Sa forme de base est généralement connue sous le nom d'IBC, ou Contact arrière interdigité cellule.
Comparées aux cellules en silicium cristallin conventionnelles, la caractéristique la plus visible des cellules BC est l'absence de grilles métalliques sur la face avant. Comme la face avant est exempte d'ombrage des busbars et des doigts, plus de lumière solaire peut atteindre la surface de la cellule, les pertes optiques sont réduites et la zone de production d'énergie effective est augmentée. C'est pourquoi les cellules BC sont souvent utilisées pour les modules solaires à haut rendement et haute esthétique.
Ce qui rend les cellules BC différentes
La différence clé entre les cellules BC et les cellules PERC, TOPCon ou HJT n'est pas simplement le type de plaquette ou une seule couche de passivation. L'idée centrale de la technologie BC est structurelle : la jonction PN et les électrodes métalliques sont déplacées vers la face arrière de la cellule.
Par exemple, TOPCon est souvent discuté en relation avec les substrats en silicium de type N, la passivation de face avant et les structures de contact passivé par oxyde tunnel en face arrière. PERC est généralement basé sur l'amélioration de la passivation arrière. HJT utilise la passivation au silicium amorphe et le contact hétérojonction. BC, cependant, se concentre sur la suppression de l'ombrage des électrodes de face avant en déplaçant la structure de collecte de courant vers l'arrière.
Pour cette raison, la technologie BC peut également être combinée avec d'autres technologies de cellules. La technologie BC pure est généralement représentée par IBC. TOPCon plus BC peut former la technologie TBC ; HJT plus BC peut former la technologie HBC. HPBC est communément connu comme une route liée à l'IBC de type P, tandis que ABC fait référence à la technologie All Back Contact, souvent discutée avec des concepts de réduction d'argent ou de conception sans argent.
Paramètres techniques
Structure typique d'une cellule BC
Prenant l'IBC comme exemple, le changement structurel le plus important est que la jonction PN et les électrodes métalliques sont situées sur la face arrière de la cellule. La face avant est principalement utilisée pour l'absorption de la lumière et la passivation, tandis que la face arrière effectue la séparation des porteurs et la collecte du courant grâce à des régions positives et négatives entrelacées.
| Article | Description |
|---|---|
| Type de cellule | Cellule solaire à contact arrière |
| Route technologique de base | IBC, Interdigitated Back Contact |
| Caractéristique de la face avant | Pas d'ombrage par grille métallique sur la face avant |
| Caractéristique de la face arrière | Électrodes positives et négatives disposées sur la face arrière |
| Conception structurelle de base | Jonction PN et électrodes métalliques déplacées vers la face arrière |
| Avantage principal | Réduction des pertes d'ombrage optique et amélioration de la surface effective d'absorption de la lumière |
| Routes compatibles | IBC, TBC, HBC, HPBC, ABC et autres structures basées sur BC |
| Impact sur le processus du module | Nécessite une logique de soudure de ruban différente par rapport aux cellules PERC, TOPCon et HJT |
Processus de fabrication des cellules IBC
Un processus typique de cellule IBC peut être résumé comme suit :
Polissage chimique et élimination des dommages
Diffusion en tube BBr3
Croissance de masque à oxygène sec
Sérigraphie pour ouverture locale BSF
Diffusion en tube POCl3
Texturation
Passivation double face
Sérigraphie pour ouverture de contact local
Métallisation par sérigraphie
Le défi principal de la technologie BC est de préparer des régions de type p et de type n de haute qualité sur la face arrière de la cellule selon un motif interdigité. Dans un processus typique, un masque de diffusion interdigité contenant du bore peut être imprimé sur la face arrière. Après diffusion, le bore pénètre dans le substrat de type N et forme la région p+. La zone sans le masque imprimé peut ensuite former la région n+ par diffusion de phosphore.
Sur la face avant, une texturation pyramidale est utilisée pour améliorer le piégeage de la lumière, tandis qu'un champ de surface avant, souvent appelé FSF, est formé pour améliorer les performances électriques. Cette combinaison de gestion optique et de collecte des porteurs sur la face arrière est l'une des raisons pour lesquelles la technologie BC est attrayante pour les modules premium.
Avantages techniques
Absence d'ombrage par grille sur la face avant
L'avantage le plus direct des cellules BC est que la surface avant n'a pas de ligne de grille métallique. Cela réduit la perte d'ombrage et augmente l'utilisation de la lumière. Pour l'apparence du module, la surface avant entièrement noire ou presque uniforme peut également offrir un effet visuel plus propre, ce qui est particulièrement attrayant dans les applications PV distribuées commerciales, industrielles et liées au bâtiment.
Potentiel de rendement plus élevé
Parce que la surface avant peut recevoir plus de lumière incidente, les cellules BC ont un fort avantage théorique et pratique en termes de rendement. Lorsqu'elles sont combinées avec des technologies de passivation avancées telles que TOPCon ou HJT, les structures BC peuvent encore améliorer le rendement de conversion.
Intégration technologique flexible
BC n'est pas limité à une seule voie de cellule. Il peut fonctionner comme une structure de plateforme et se combiner avec d'autres technologies à haut rendement. C'est pourquoi l'industrie discute de voies telles que TBC, HBC, HPBC et ABC. La direction commune est la même : réduire la perte optique, améliorer la collecte des porteurs et augmenter la puissance de sortie du module.
Conception spéciale de la grille arrière
Étant donné que les électrodes positive et négative sont situées sur la face arrière, la disposition de la grille des cellules BC est assez différente de celle des cellules conventionnelles. L'exemple suivant utilise des lignes rouges pour les barres omnibus positives et des lignes bleues pour les barres omnibus négatives, en prenant l'exemple d'une disposition arrière 18BB.
Lorsque les doigts fins sont également représentés, les doigts positifs et négatifs sont disposés selon un motif interdigité. Les régions de jonction PN sont également distribuées de manière interdigitée similaire. Les barres omnibus principales collectent le courant en croisant et en se connectant à la structure de doigts correspondante.
Sur l'image réelle de la cellule BC, on peut voir non seulement les lignes de grille de la face arrière, mais aussi les points PAD sur les deux côtés de la demi-cellule. Ces points PAD sont importants pour la connexion électrique et la conception du soudage, en particulier dans les structures d'interconnexion à haute densité.
Application du produit
Principe de soudage des chaînes de cellules BC
Le soudage des cellules BC est différent du soudage conventionnel des cellules PERC ou TOPCon. Pour les cellules à double grille classiques, le ruban relie généralement la face arrière d'une cellule à la face avant de la cellule suivante. Dans les cellules BC, les électrodes positive et négative se trouvent toutes deux sur la face arrière, de sorte que le ruban de soudage doit suivre un chemin de connexion différent.
Comme le montre le schéma, le soudage des chaînes BC réalise la connexion en série des cellules en utilisant des rubans de soudage selon un motif cyclique et décalé entre deux cellules adjacentes. Cela diffère de la méthode de soudage utilisée pour les cellules TOPCon, où le ruban va de l'arrière d'une cellule à l'avant de la cellule suivante.
Une cellule entière peut être divisée en deux demi-cellules, A et B. Les électrodes de la demi-cellule A et de la demi-cellule B sont disposées de manière opposée. Lors du soudage de la chaîne de cellules BC, le ruban de la cellule de départ est tiré vers l'électrode négative de la demi-cellule A, puis coupé. La logique de connexion suivante est ensuite répétée :
De l'électrode positive de la demi-cellule A sur la cellule 1 à l'électrode négative de la demi-cellule B sur la même cellule
De l'électrode positive de la demi-cellule B sur la cellule 1 à l'électrode négative de la demi-cellule A sur la cellule 2
Répéter le cycle ci-dessus pour compléter la connexion de la chaîne de cellules
Dans la zone surlignée, le ruban est en fait un ruban continu. Différentes couleurs sont utilisées uniquement pour faciliter la compréhension de la relation entre les électrodes positive et négative. Le schéma montre clairement le motif de soudure cyclique décalé sur la cellule BC.
La chaîne de cellules terminée montre comment les rubans de soudure sont disposés sur plusieurs cellules BC. Ce type de chaînage nécessite un placement précis des rubans, un contrôle de tension stable, un positionnement précis et une bonne compréhension du motif des électrodes de la face arrière.
Le schéma de flux actuel explique davantage le principe de connexion en série. Étant donné que le chemin de courant est formé sur la face arrière via un routage de ruban en quinconce, l'équipement de cordage BC et le contrôle du processus sont plus exigeants que le soudage standard de ruban pour les cellules traditionnelles.
Contact et Achat
Notes pratiques pour la fabrication de modules BC
Pour les fabricants prévoyant de produire des modules BC, la section de cordage des cellules est l'un des points de processus les plus importants. La conception des électrodes sur la face arrière signifie que la logique de cordage conventionnelle ne peut pas être simplement copiée. L'équipement doit prendre en charge un alignement précis des contacts arrière, une alimentation contrôlée du ruban, une température de soudage stable et une inspection fiable après soudage.
En production, les ingénieurs doivent porter une attention particulière au décalage du ruban, à la qualité des joints de soudure, au risque de fissuration des cellules, à la correspondance des points PAD et à la cohérence du chemin de courant. Tout petit écart dans le soudage de la face arrière peut entraîner une augmentation de la résistance, une perte de puissance ou des problèmes de fiabilité après stratification et fonctionnement à long terme en extérieur.
Point de vue d'Ooitech
En tant que fournisseur d'équipement, nous voyons les choses ainsi : la technologie BC n'est pas seulement une amélioration de l'efficacité des cellules, mais aussi un défi de fabrication de modules, en particulier en ce qui concerne la précision du soudage des cordons et le contrôle de l'interconnexion sur la face arrière. Pour une ligne de production de panneaux solaires, la clé est d'adapter la conception de la machine à cordage au motif réel des électrodes des cellules BC, plutôt que de la traiter comme un processus TOPCon ou PERC modifié. À notre avis, les usines évaluant les modules BC devraient vérifier la stabilité du soudage, le routage du ruban et les performances EL à l'échelle pilote avant de passer à la production de masse.
