セルからモジュールへ：バックコンタクト（BC）太陽光モジュールの製造プロセス

はじめに：バックコンタクト技術が太陽光業界を変革する理由

太陽光発電業界は真の技術シフトの真っ只中にあります。PERCが長年支配し、TOPConが急速に台頭し、今や第三のアーキテクチャがメーカーとプロジェクト開発者の両方から真剣な注目を集めています：バックコンタクト（BC）セル技術です。

従来のフロントコンタクトセルは、金属グリッドラインが受光面に配置されているため、太陽光の一部を無駄にします。BCセルはすべての電気的コンタクトを裏面に移動します。表面は完全にクリーンなままです。つまり、短絡電流が高くなり、見た目がすっきりし、モジュール効率が主流と互角に競えるようになります。

生産ラインを運営する人にとってBCが興味深い点はここにあります：完成したBCセルから完全に組み立てられたBCモジュールに至るプロセスは、業界が何十年も行ってきた作業と同じではありません。フロントバスバーもフロントフィンガーもありません。この単一の事実が、セルの接合方法、ストリングの構築方法、リボンの設計方法、ラミネーションレシピの設定方法を変えます。

このブログでは、BCセルからBCモジュールまでの全プロセスを、使用する装置と注意すべきプロセスの落とし穴を含めて、ステップバイステップで説明します。

1. BCセルの理解：簡単な入門

1.1 バックコンタクトセルとは？

バックコンタクト（BC）セルは、インターデジテーテッドバックコンタクト（IBC）または単にオールバックコンタクトとも呼ばれ、エミッタとベースの両方のコンタクトをウェーハの裏面にインターデジテートパターンで配置します。表面は裸のシリコンであり、これにより3つの問題を同時に解決します：

• 遮光損失（従来のセルではセル面積の3～5％）

• フロントグリッド設計のトレードオフに伴う抵抗損失

• 目に見えるグリッドライン（外観に大きく影響）

2024～2025年の主要なBCバリエーション：

方向性は明らかです。BCはニッチなプレミアム製品から主流の競合へと移行しており、中国メーカーが2024年から2025年にかけて規模を拡大しています。

1.2 重要な違い：コンタクト形状

PERCまたはTOPConセルでは、前面のバスバー（最新セルでは9～16本）とフィンガーは、電流を集めながら可能な限り細く保たれます。リボンをそれらのバスバーに直接はんだ付けします。シンプルです。

BCセルでは、裏面にn型とp型のコンタクトが交互に平行なインターデジテートパターンで配置されています。これらのストリップの幅、ピッチ、間隔はメーカーごとに異なり、独自仕様です。また、セルがモジュール内でどのように相互接続されるかも決定します。

2. BCモジュール製造プロセス：ステップバイステップ

BCモジュールラインは、ラミネーター、ストリンガー、フレーミングステーションなど、従来のラインと多くの装置を共有します。しかし、相互接続とストリング形成のステップは根本的に異なります。以下が全フローです：

それでは、各ステップを順に見ていきましょう。

ステップ1：セル受入検査と選別

BCセルは、セル工場からクォーター、フルサイズ、またはハーフカットで到着し、モジュール設計に依存します。最初のステップはどのモジュールラインでも同じです：

• マイクロクラック、欠け、汚染、色むらの目視検査

• Voc、Isc、Pmax、曲線因子のI-Vテスト

• EL（エレクトロルミネッセンス）イメージングによるマイクロクラック、フィンガー切れ、シャント、不活性領域の検出

• セルのパワークラスによる選別とビニング（通常1～2.5Wビン）、およびBCセルでは色の均一性も考慮（前面が露出しているため、色ずれが非常に目立つ）

BC特有の課題： 前面に金属がない場合、色の一貫性がすべてです。特に住宅用やBIPVでは、外観が販売を左右します。多くのBCメーカーは、より厳しい色ビンを使用し、場合によってはL* a* b*値を読み取る色彩計でカスタムソートを行います。従来のモジュールと比較して。ab*値

ステップ2: セルストリング/相互接続 - BCモジュール製造の核心

ここがBCモジュールが従来のものと最も大きく異なる点であり、最近の装置革新のほとんどが集中する部分です。

2.1 相互接続の課題

通常のセルでは、平らなリボンを前面のバスバーにはんだ付けし、次のセルの背面に折り返します。簡単な形状です。

BCセルでは、正極と負極の両方の接点が背面にインターデジタルパターンで配置されています。そのため：

• 単純な前面から背面への折り返しリボンは機能しません

• 相互接続は隣接するセルの背面コンタクトストリップを橋渡しする必要があります

• ストリップのピッチ、幅、位置合わせはメーカー固有です

• 接合時の位置ずれは直列抵抗損失やシャントを引き起こします

現在、大量生産では2つの相互接続アプローチが主流です。

オプションA: 導電性接着剤（CA）ストリング

Aiko SolarのABCモジュールなどで採用されており、はんだの代わりに電気伝導性接着剤（ECA）、銀入りエポキシを使用します。

プロセス：

1. 精密ディスペンサーが制御された量の導電性接着剤を背面コンタクトストリップに塗布

2. 相互接続部材（平らな錫メッキ銅リボンまたはフレキシブルプリント回路（FPC））を接着剤上に配置

3. アセンブリを低温オーブン（約150～180℃で1～3分）またはラミネーション中に硬化

利点：

• 低温処理のため、セルへの熱ストレスが少なく、ウェハが130ミクロン以下になる場合に重要

• はんだごての接触がないため、マイクロクラックが減少

• サブミリメートルまでの微細ピッチ対応が可能で、微細なインターデジタルパターンに適合

• 硬化した接着剤は柔軟性を保ち、硬いはんだよりも熱サイクル応力を吸収

欠点：

• 銀入りECAは高価

• 硬化はサイクルタイムを増加させるが、ラミネーション中のインライン硬化は役立つ

• ECA接合部の長期信頼性はまだ大規模に実証されていないが、初期の加速試験データは良好

オプションB: ゼロバスバー(0BB)はんだ付け/スマートワイヤ技術

LONGiがHPBCベースのモジュールで使用するような、より従来の方法で、低温はんだやSmartWire方式がよく使われる。

プロセス：

1. 約0.2～0.35mmの極細丸線、またはフラットワイヤ（SmartWire）がキャリアフレームに事前配置される

2. BCセルは表面を上にして、裏面を露出させた状態でワイヤアセンブリ上に置かれる

3. サーモード（熱バー）または赤外線加熱により、ワイヤ上のはんだを短時間リフローして裏面ストリップに接合する

4. ワイヤは次のセルへと配線される

重要な考え方は0BB、ゼロバスバーである。個別のバスバーに太いリボンはんだ付けする代わりに、数十本の極細ワイヤが裏面の細いフィンガー電極に直接接触するため、太いバスバーは不要である。

利点：

• 既存のはんだ付け装置をベースにしているため、設備投資が低い

• はんだ接合部はよく理解されているため、信頼性が高い

• 0BBワイヤはインターデジテートパターンに適合する

欠点：

• 精密な熱制御が必要で、過度の熱は薄いウェーハを損傷する

• ワイヤと電極の位置合わせは厳密で重要

• 一部の構成ではCAよりも直列抵抗がわずかに高い

ストリング装置：最新世代

2026～2027年現在、BCストリングの主要サプライヤーは以下の通り：

BCセルのストリングは、従来のセルよりも厳しい位置合わせのため、約10～15%遅くなりますが、サプライヤーはその差を急速に縮めています。

ステップ3: ストリングレイアウトとマトリックス形成

BCストリングが形成された後（通常はハーフカットレイアウトで2xNセル）、モジュールマトリックスに配置されます：

• シングルガラス（ガラス/バックシート）またはデュアルガラス（ガラス/ガラス）。後者は、高い信頼性とBIPVを目指すBCでますます一般的です。

• ストリングは、正しい直列方向で背面封止材の上に配置されます。

• ストリング間隔はモジュールサイズに従います。例えば、M10ベースの72セルモジュールは約2278 x 1134 mmになります。

BC特有の考慮事項： BCセルは、前面の影がゼロであるため、少し多くの電流を流し、視覚的な手がかりとなる前面バスバーがありません。そのため、レイアウトでは通常、ラミネーション前にセルの極性を確認するための光学チェックが追加されます。反転したBCセルは、明らかなバスバーがある前面コンタクトセルよりも見逃しやすいです。

ステップ4: バス接続とクロスコネクタはんだ付け

レイアウト後、メインバスリボンがストリングを直列に接続して電圧を構築します。

BCモジュールの場合：

• バスリボンの取り付けは従来のモジュールと同じ原理に従い、リボンはセル端のバスバーパッドにはんだ付けされます。

• BCセルは、多くの場合、端に専用のバスバーパッドを備えており、細かいインターデジテーテッドフィンガーよりも幅が広いため、バスはんだ付けは従来の装置で管理可能です。

• 一部のBC設計では、ストリング中に統合されたストリングコネクタを使用し、別個のバス接続ステップを省略できます。

最新のひねり、シングル＋BCハイブリッド： 一部のメーカーはシングルBCをテストしており、BCセルをストリップに切断して重ね合わせるため、別個のバスリボンは不要です。各重なり部分の導電性接着剤が直列接続を形成します。2025年現在でもニッチですが、高密度レイアウトには有望です。

ステップ5: ラミネート前積層（封止材＋ガラス＋バックシート/ガラスアセンブリ）

ラミネート前積層は従来のモジュールと非常によく似ています。

ガラス/バックシートBCモジュールの場合：

1. 背面封止材シート（EVAまたはPOE、0.45～0.5mm）を積層テーブルに置きます。

2. その上にBCストリング/マトリックスを配置します。

3. セルの上に前面封止材シートを置きます。

4. 前面ガラス、強化・ARコート済みで最大透過率を実現、最上部に配置

ガラス/ガラスBCモジュールの場合、ますます人気があります：

1. 前面ガラス、前面封止材、セルマトリックス、背面封止材、背面ガラス（両面受光ゲインのため透明、または不透明）

BC特有の封止材に関する注意点：

• BCではEVAよりもPOE（ポリオレフィンエラストマー）が強く推奨されます。理由は、水蒸気透過率が低く背面接点を湿気腐食から保護するため、電気的アーキテクチャ全体が背面にある場合に重要なPID耐性が高いため、そして平滑な金属化背面への接着性が強いためです。

• 封止材の厚み均一性がより重要です。不均一な流れは前面（BCモジュールの見える面）に光学差を生じるためです。不均一な封止材は、バスバーレス前面で目立つ気泡やウォーターマーク欠陥を残す可能性があります。

ステップ6：ラミネーション

スタックはラミネーターに入ります。これはおそらくモジュールラインで最も重要な機械です。

BCモジュールの典型的なラミネーションプロファイル：

総サイクル時間：封止材とラミネーターにより25～40分。

BC特有のラミネーション課題：

1. 背面接点での空気閉じ込め。インターデジテーテッドフィンガーパターンは微細な凹凸を生み、ラミネーション中に空気を閉じ込めます。トップメーカーはテクスチャー加工またはマイクロチャンネル付き封止材フィルム（ベント封止材とも呼ばれる）を使用し、真空フェーズ中に空気がより容易に逃げられるようにしています。

2. 導電性接着剤の硬化。ストリングにCAを使用する場合、ラミネーションは二重の役割を果たし、モジュールを封止すると同時に接着剤を硬化させます。プロファイルは、封止材を過度に加熱することなく、接着剤を完全硬化（約150℃で10分以上）させる必要があります。

3. セル反りの管理。BCセル、特に140ミクロン以下の薄いセルは、裏面メタライゼーションの非対称応力によりわずかに反ることがあります。ラミネーションは、セル間の間隔を変えずにその反りを吸収する必要があるため、ゲル化時の封止材粘度を注意深く調整します。

BCモジュール用ラミネーター装置。 従来型ラインとBCラインの両方に同じ主要ブランドが対応していますが、BC対応ラミネーターは強化された真空（二段階で<0.5 mbar）、より厳密な温度均一性（テーブル全体で約±1.5℃）、およびプログラム可能なダイヤフラム圧力プロファイル（ソフトプレスからフルプレス）を備えています。

ステップ7：トリミング、エッジ洗浄、フレーミング

ラミネーション後、モジュールは以下の処理を受けます：

1. エッジトリミング：ガラス端からはみ出た封止材の除去

2. エッジ研削・面取り：安全性の確保と応力集中点の除去

3. シリコーンシーラントまたは機械的クリンピングによるフレーム取り付け

BC特有のフレーミング。 BCモジュールは通常、住宅用屋根、BIPV、高級商業施設向けのプレミアム製品として位置づけられるため、フレームの外観が重要です。ブラックフレーム（アルマイト処理または塗装）が標準で、オールブラックの外観を維持します。一部のBCモジュールは、特にBIPV向けに、エッジシーラントのみでフレームレスにする場合もあります。フレームプロファイルは薄くしたり、よりすっきりとしたコーナージョイントを使用して、セルの洗練された外観に合わせます。

ステップ8：ジャンクションボックス取り付け

ジャンクションボックスは裏面に取り付けられ、バスリボンに接続します。

BCモジュールでは、小型で低背のジャンクションボックスが好まれます（外観とBIPV適合性のため）。一部のメーカーは、バイパスダイオードを外部ボックスではなくモジュール内に埋め込んだ一体型J-Box設計を採用しています。J-Boxリード線をバスリボンの端に半田付けまたは圧着するのは従来型モジュールと同じですが、リード線は接触密度の高い裏面から離して配線し、短絡を防ぐ必要があります。

ステップ9：硬化と冷却

フレームとJ-Boxの後：

• シリコーン硬化：室温で15～30分、または60～80℃の温風トンネルで5～10分（より迅速）

• 熱処理：一部のメーカーは、フレーム付きモジュールを制御された冷却トンネルに通し、封止材を落ち着かせ、電気試験前に残留応力を緩和します。

ステップ10：フラッシュテストとエレクトロルミネッセンス（EL）イメージング

梱包前の最後の品質ゲート。

フラッシュテスト（I-V曲線）。 ソーラーシミュレーター（通常はIEC 60904-9に準拠したAAA+クラス）が、校正された光パルス（AM1.5G、1000 W/m2、25°C）を照射し、完全なI-V曲線（Pmax、Voc、Isc、FF、モジュール面積効率）を読み取ります。

BCモジュールは通常、以下を達成します：

• 主流の182mmまたは210mmフォーマットで22.5～24.0%のモジュール効率

• M10セルを使用した標準的な72セルハーフカットモジュールで580～620W

エレクトロルミネッセンス（EL）イメージング。 順方向バイアス下で電流を注入し、赤外線カメラで発光を捉えます。暗いスポットは、マイクロクラック、断線したフィンガー電極やコンタクトストリップ、シャント、死滅セルを示します。

BC特有のELに関する注意。 BCモジュールのELは、コンタクトと電流経路がある裏面から撮影されます。画像は表面セルのELとは異なり、インターデジテーテッドフィンガーパターンが明確に表示され、欠陥の見え方も異なります。オペレーターとAIベースのELシステムには、BC特有の欠陥ライブラリが必要です。

ステップ11：外観検査、ラベリング、梱包

最終ステップ：

• 外観検査（外観欠陥、前面ガラスの傷、フレームの欠陥、封止材のはみ出し）

• 電気データ、認証（IEC 61215、IEC 61730、MCS、ULなど）、シリアル番号、製造日をラベルに表示

• 梱包（通常1パレットあたり30～36枚、コーナープロテクター付き、バンド掛け、ラップ包装）

BCモジュールはプレミアムエンドに位置するため、品質基準はしばしば高くなります。一部のメーカーはサンプリングではなく100%EL検査を実施し、外観基準は厳格化（アクティブエリア内の目に見える欠陥なし）、梱包には住宅向けのブランド素材や設置ガイドが追加される場合があります。

3. BCモジュールの主要な品質と信頼性の考慮事項

4. 2026-2027年のBCモジュール製造の状況

BCモジュール市場は急速に拡大しています：

• LONGiはBC（HPBC 2.0）を次世代主流技術として全面投入し、2025年末までに50GW超の生産能力目標を発表

• Aiko SolarはABCをマルチGW規模に拡大し、量産セル効率は25.5%超

• Tongwei、JinkoSolar、Risen Energyは2025-2026年の生産に向けてTBC（TOPCon-BCハイブリッド）または純粋なBCバリアントを開発中

• Maxeonはマレーシアとメキシコの工場でプレミアムIBCモジュールを生産し続ける

• Autowell、SC Solar、Leadmicroなどの装置サプライヤーは、BC対応の専用ストリンガーとレイアップシステムを発表

モジュール効率は現在、商用BCモジュール（単接合シリコン）で23.0-24.0%に達し、標準フォームファクターで600W以上のパワークラスを実現。

BCとTOPConモジュールのコスト差は約0.05-0.10元/Wp（約0.02ドル/Wp未満）に縮まり、多くのアナリストは設備稼働率の上昇とシルバー/Wの継続的な低下により、2026-2027年までにBCがTOPConとコストパリティに達すると予想。

5. 結論：BCモジュール製造 - 単なるセル変更以上のもの

BCモジュールを構築することは、従来のラインにBCセルを単に投入するだけではありません。相互接続、封止材の選択、ラミネーションレシピ、検査プロトコル、品質基準はすべて、バックコンタクトセルの形状と価値提案を尊重した目的にかなったソリューションを必要とします。

良い面としては、装置、材料、プロセスのノウハウが急速に成熟していることです。5年前には高級住宅市場にしか提供されていなかったものが、現在ではGW規模の主流採用の瀬戸際にあります。

BCパスを検討している方へのアドバイスは簡単です。まずインターコネクションのステップを確実に行ってください。プロセス作業の約80％はそこにあります。ストリングを正しく行い、適切な封止材を選べば、残りのラインは革命というより進化です。

バックコンタクトモジュールの時代が到来しました。

Ooitechの見解

BCラインについて尋ねられたとき、私たちは常にお客様に同じことを伝えています。全体の鍵はストリンガーと封止材にあり、ラインの残りの部分ではありません。CAディスペンシングを再現可能にし、適切なPOEを選べば、よく設計されたモジュールラインはリアコンタクト形状を問題なく処理できます。注意すべき点として、Ooitechはモジュール（組立）ラインのみを供給し、セル生産は行いません。そのため、BCプロジェクトでは、当社のレイアップ、ラミネーション、テスト装置と、調達したBCセルを組み合わせます。この流れが実際の工場でどのように動作するかを見たい場合は、OoitechのYouTubeチャンネル www.youtube.com/ooitech で実際のストリングとラミネーションの映像をご覧いただけます。