製品紹介

BC太陽電池は、 バックコンタクト太陽電池の略で、エミッタ、裏面電界、金属電極をすべてセルの裏面に配置した高効率結晶シリコンセル技術です。その基本形態は通常IBC、すなわち Interdigitated Back Contact セルとして知られています。

従来の結晶シリコンセルと比較して、BCセルの最も顕著な特徴は、表面に金属グリッド線がないことです。表面にバスバーやフィンガーによる遮光がないため、より多くの太陽光がセル表面に入射でき、光学損失が低減され、有効発電面積が増加します。これがBCセルが高効率・高意匠性の太陽光モジュールによく使用される理由です。

BCセルの違いは何か

BCセルとPERC、TOPCon、HJTセルの主な違いは、単にウェハの種類や単一のパッシベーション層ではありません。BC技術の核となる考え方は構造にあります： PN接合と金属電極をセルの裏面に移動させること.

例えば、TOPConはN型シリコン基板、表面パッシベーション、裏面トンネル酸化膜パッシベーションコンタクト構造に関連して議論されることが多いです。PERCは通常、裏面パッシベーションの改善に基づいています。HJTはアモルファスシリコンパッシベーションとヘテロ接合コンタクトを使用します。一方、BCは電流収集構造を背面に移動することで表面電極の遮光をなくすことに焦点を当てています。

このため、BCは他のセル技術と組み合わせることもできます。純粋なBC技術は一般的にIBCで表されます。 TOPConとBCを組み合わせるとTBC技術に、HJTとBCを組み合わせるとHBC技術になります。HPBCは一般的にP型IBC関連のルートとして知られ、ABCはAll Back Contact技術を指し、銀削減または無銀設計のコンセプトとともによく議論されます。

技術パラメータ

典型的なBCセル構造

IBCを例にとると、最も重要な構造変化は、PN接合と金属電極の両方がセルの裏面に配置されることです。表面は主に光吸収とパッシベーションに使用され、裏面はインターデジタル状の正負領域によってキャリア分離と電流収集を完了します。

IBCセル製造プロセス

典型的なIBCセルプロセスは以下のように要約できます：

1. 化学研磨とダメージ除去

2. BBr3チューブ拡散

3. ドライ酸素マスク成長

4. 局所BSF開口のスクリーン印刷

5. POCl3チューブ拡散

6. テクスチャリング

7. 両面パッシベーション

8. 局所コンタクト開口のスクリーン印刷

9. スクリーン印刷メタライゼーション

BC技術の核心的な課題は、セル裏面に高品質のp型領域とn型領域をインターデジタルパターンで形成する方法です。一般的なプロセスでは、ホウ素を含むインターデジタル拡散マスクを裏面に印刷できます。拡散後、ホウ素はN型基板に入りp+領域を形成します。印刷マスクのない領域は、リン拡散によってn+領域を形成できます。

表面側では、ピラミッドテクスチャリングを使用して光閉じ込めを強化し、FSF（フロントサーフェスフィールド）と呼ばれる表面電界を形成して電気的性能を向上させます。この光学管理と裏面キャリア収集の組み合わせが、BC技術がプレミアムモジュールに魅力的な理由の一つです。

技術的優位性

表面グリッドによる遮光なし

BCセルの最も直接的な利点は、表面に金属グリッド線がないことです。これにより遮光損失が低減され、光利用効率が向上します。モジュールの外観については、全面黒色またはほぼ均一な表面により、よりクリーンな視覚効果が得られ、特に分散型の商業、産業、建築関連のPV用途で魅力的です。

高い効率の可能性

表面がより多くの入射光を受け取ることができるため、BCセルは理論的および実用的な効率面で強い優位性を持ちます。TOPConやHJTなどの高度なパッシベーション技術と組み合わせることで、BC構造は変換効率をさらに向上させることができます。

柔軟な技術統合

BCは単一のセル方式に限定されません。プラットフォーム構造として機能し、他の高効率技術と組み合わせることができます。これが、業界でTBC、HBC、HPBC、ABCなどの方式が議論される理由です。共通の方向性は同じです：光損失を低減し、キャリア収集を改善し、モジュール出力を向上させることです。

特殊な裏面グリッド設計

正極と負極の両方が裏面に配置されるため、BCセルのグリッドレイアウトは従来のセルとは大きく異なります。以下の例では、正極バスバーを赤線、負極バスバーを青線で示し、18BBの裏面レイアウトを例としています。

細いフィンガーも表示すると、正極と負極のフィンガーがインターデジタルパターンで配置されています。PN接合領域も同様のインターデジタル方式で分布しています。主バスバーは、対応するフィンガー構造と交差・接続することで電流を収集します。

実際のBCセル画像から、裏面のグリッド線だけでなく、ハーフセルの両側にあるPADポイントも確認できます。これらのPADポイントは、特に高密度相互接続構造において、電気的接続とはんだ付け設計に重要です。

製品用途

BCセルストリングはんだ付けの原理

BCセルのはんだ付けは、従来のPERCやTOPConセルのはんだ付けとは異なります。一般的な両面グリッドセルでは、リボンは通常、一方のセルの裏面から次のセルの表面に接続します。BCセルでは、正極と負極の両方が裏面にあるため、はんだ付けリボンは異なる接続経路をたどる必要があります。

図に示すように、BCストリングのはんだ付けは、隣接する2つのセル間でリボンを循環的かつ千鳥状に配置することでセルの直列接続を実現します。これは、リボンが一方のセルの裏面から次のセルの表面に渡るTOPConセルの溶接方法とは異なります。

フルセルはAとBの2つのハーフセルに分割できます。AハーフセルとBハーフセルの電極は互いに反対に配置されています。BCセルストリングのはんだ付けでは、開始セルからのリボンがAハーフセルの負極に引き出され、切断されます。その後、以下の接続ロジックが繰り返されます：

• セル1のAハーフセルの正極から同じセルのBハーフセルの負極へ

• セル1のBハーフセルの正極からセル2のAハーフセルの負極へ

• 上記のサイクルを繰り返してセルストリングの接続を完了

ハイライトされた領域では、リボンは実際には1本の連続したリボンです。異なる色は、正極と負極の関係を理解しやすくするためにのみ使用されています。図は、BCセル上の周期的な千鳥溶接パターンを明確に示しています。

完成したセルストリングは、複数のBCセルにわたって溶接リボンがどのように配置されているかを示しています。このタイプのストリング化には、正確なリボン配置、安定した張力制御、精密な位置決め、および裏面電極パターンの十分な理解が必要です。

現在のフロー図は、直列接続の原理をさらに詳しく説明しています。電流経路が裏面で千鳥状のリボン配線によって形成されるため、BCストリング装置とプロセス制御は、従来のセル用の標準的なリボンはんだ付けよりも高い要求が求められます。

お問い合わせとご購入

BCモジュール製造の実践的注意点

BCモジュールの製造を計画しているメーカーにとって、セルストリング工程は最も重要なプロセスポイントの一つです。裏面電極設計により、従来のストリングロジックを単純にコピーすることはできません。装置は、正確なバックコンタクトアライメント、制御されたリボン供給、安定したはんだ付け温度、および溶接後の信頼性の高い検査をサポートする必要があります。

生産において、エンジニアはリボンのオフセット、はんだ接合部の品質、セル割れリスク、PADポイントのマッチング、電流経路の一貫性に細心の注意を払う必要があります。裏面はんだ付けのわずかなずれは、ラミネーション後や長期屋外運用において、抵抗増加、出力低下、信頼性問題を引き起こす可能性があります。

Ooitechの見解

装置サプライヤーとして、私たちは次のように考えています：BC技術はセル効率の向上だけでなく、特にストリングはんだ付け精度と裏面相互接続制御において、モジュール製造の課題でもあります。太陽光パネル生産ラインにとって重要なのは、ストリンガーの設計を実際のBCセル電極パターンに適合させることであり、修正されたTOPConやPERCプロセスのように扱うことではありません。私たちの見解では、BCモジュールを評価する工場は、量産に移行する前にパイロットスケールではんだ付け安定性、リボン配線、EL性能を検証すべきです。