BC太陽電池の解説：構造、違い、製造プロセス、ストリングはんだ付けの原理

製品紹介

BC太陽電池とは、 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 インター�ジテーテッドバックコンタクト セルと呼ばれます。

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。前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・高意匠性の太陽電池モジュールに多用される理由です。

BCセルの違いとは

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技術の核心は構造にあります： PN接合と金属電極をセル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。しかしBCは、電流収集構造を背面に移動することで前面電極の遮光を排除する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可能です。純粋なBC技術は一般的にIBCで代表されます。 TOPConとBCを組み合わせるとTBC技術、HJTとBCを組み合わせるとHBC技術を形成できます。HPBCは一般的にP型IBC関連のルートとして知られ、ABCはオールバックコンタクト技術を指し、銀削減や無銀設計コンセプトとともに議論されることが多いです。

技術パラメータ

典型的BC电池结构

以IBC为例，最重要的结构变化是PN结和金属电极都位于电池的背面。正面主要用于光吸收和钝化，而背面通过交叉排列的正负区域完成载流子分离和电流收集。

IBC电池制造工艺

典型的IBC电池工艺可总结如下：

1. 化学抛光和损伤去除

2. BBr3管式扩散

3. 干氧掩膜生长

4. 丝网印刷局部BSF开孔

5. POCl3管式扩散

6. 制绒

7. 双面钝化

8. 丝网印刷局部接触开孔

9. 丝网印刷金属化

BC技术的核心挑战是如何在电池背面以交叉图案制备高质量的p型和n型区域。在典型工艺中，可以在背面印刷含硼的交叉扩散掩膜。扩散后，硼进入N型衬底形成p+区域。未印刷掩膜的区域随后可通过磷扩散形成n+区域。

前面側では、光閉じ込めを強化するためにピラミッドテクスチャリングが使用され、電気的性能を向上させるために、しばしばFSFと呼ばれる前面電界が形成されます。この光学管理と裏面キャリア収集の組み合わせは、BC技術がプレミアムモジュールにとって魅力的である理由の一つです。

技术优势

前面グリッド遮光なし

BCセルの最も直接的な利点は、前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、光の利用効率が向上します。モジュールの外観に関しては、オールブラックまたはほぼ均一な前面がよりクリーンな視覚効果をもたらし、分散型商業・産業用および建築関連のPV用途で特に魅力的です。

より高い効率の可能性

前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は単一のセルルートに限定されません。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などのルートが議論される理由です。共通の方向性は同じです：光学損失を低減し、キャリア収集を改善し、モジュールの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ているため、BCセルのグリッドレイアウトは従来のセルとはかなり異なります。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は交互配置パターンで配置されます。PN接合領域も同様の交互配置で分布しています。メインバスバーは、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とって重要です。

製品応用

BCセルストリングはんだ付けの原理

BCセルの半田付けは、従来のPERCやTOPConセルの半田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へ接続されます。BCセルでは、正極と負極の両方が裏面にあるため、半田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ストリング半田付けは、隣接する2つのセル間で半田付け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へ渡る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向きに配置されています。BCセルストリング半田付けでは、開始セルからのリボンがAハーフセルの負極に引かれ、そこで切断されます。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接続を完了します

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だけに使用されています。図は、BCセル上の循環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。

電流フロー図は、直列接続の原理をさらに説明しています。電流経路が千鳥リボン配線を通じて裏面に形成されるため、BCストリング化装置とプロセス制御は、従来のセルの標準リボン半田付けよりも高い要求が課されます。

お問い合わせとご購入

BCモジュール製造の実務上の注意点

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。設備は、正確な裏面コンタクトの位置合わせ、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、セル割れのリスク、PADポイントの整合性、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、抵抗の増加、出力損失、またはラミネーション後や長期の屋外運用における信頼性の問題を引き起こす可能性があります。

Ooitechの見解

設備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、モジュール製造の課題、特にストリングはんだ付けの精度と裏面相互接続の制御において重要です。太陽光パネル生産ラインにとって、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が鍵であり、単に改良されたTOPConやPERCプロセスとして扱うべきではありません。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の安定性、リボンの配線、EL性能を検証すべきです。