セルからモジュールへ：バックコンタクト（BC）太陽電池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産業を再形成する理由

太陽光発電産業は真の技術転換の真っ只中にあります。PERCは長年にわたり支配的で、TOPConは急速に台頭し、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太陽光側に直接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背面に移動します。前面は完全にクリーンなままです。これは、より高い短絡電流、より洗練された外観、そして主流と正面から競合するモジュール効率を意味します。

BCを生産ラインを運営する人にとって興味深いものにしている部分はここです：完成したBCセルから完全に組み立てられたBCモジュールに至るまで、これは業界が何十年も行ってきた仕事と同じではありません。フロントバスバーなし、フロントフィンガーなし。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、そして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、関連する設備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：クイック入門

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、インタージタ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背面に交互配置パターンで配置します。前面は裸のシリコンであり、これにより一度に3つの問題を解決します：

• 遮光損失、従来のセルではセル面積の通常3〜5%

• フロントグリッド設計のトレードオフに関連する抵抗損失

• 外観に大きく影響する目に見えるグリッドライン

2024〜2025年の主要なBCバリアント：

方向性は明らかです。BCはニッチな高級製品から主流の競争相手へと移行しており、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�デジテーテッド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、モジュール内でのセルの相互接続方法も決定します。

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設備を共有しています。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。完全なフローは以下の通りです：

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、モジュール設計に応じて、クォーター、フルサイズ、またはハーフカットでセル工場から届きます。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

• マイクロクラック、フィンガー破損、シャント、不活性領域を検出するためのエレクトロルミネッセンス（EL）イメージング

• 出力クラスによるセル選別とビニング（通常1〜2.5Wビン）。BCセルでは色の均一性も重要です。前面が露出しているため、色ずれが非常に目立ちます。

BC特有の課題： 前面に金属がないため、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、場合によっては色彩計でL値を読み取ってカスタム選別します。ab*値は従来のモジュールと比較されます。

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モジュールが従来型と最も大きく分かれる部分であり、最近の設備革新のほとんどがここに集中しています。

2.1 相互接続の課題

通常のセルでは、フラットリボンを前面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交互配置パターンで配置されています。つまり：

• 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、量産では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、はんだの代わりに銀充填エポキシである導電性接着剤（ECA）を使用します。

プロセス：

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

2. 相互接続部材（フラット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））を接着剤の上に配置します

3. アセンブリは低温オーブン（約150〜180℃で1〜3分）またはラミネーション中に硬化します

利点：

• 低温処理のためセルへの熱ストレスが少なく、ウェーハが130ミクロン以下に向かうにつれて重要です

• はんだごての接触がないため、マイクロクラックが少ない

• サブミリメートルまでの微細ピッチ対応が可能で、微細な交互配置パターンに適合します

• 硬化した接着剤は少し柔軟性を保ち、剛性のあるはんだよりも熱サイクル応力を吸収します

欠点：

• 銀充填ECAは高価です

• 硬化処理はサイクルタイムを増加させますが、ラミネーション中のインライン硬化が役立ちます

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

オプションB: ゼロバスバー(0BB)はんだ付け / スマートワイヤー技術

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

プロセス：

1. 約0.2〜0.35mmの極細丸ワイヤー、または平ワイヤー(SmartWire)がキャリアフレームに事前にセットされます

2. BCセルは表面を上に向け、裏面を露出させてワイヤーアセンブリ上に置かれます

3. サーモード(熱バー)または赤外線加熱により、ワイヤー上のはんだが短時間リフローされ、裏面ストリップに接合されます

4. ワイヤーは次のセルへと配線されます

重要なアイデアは0BB、つまりゼロバスバーです。厚いリボンを個別のバスバーにはんだ付けする代わりに、数十本の極細ワイヤーが細かい裏面コンタクトフィンガーに直接接触するため、厚いバスバーは不要です。

利点：

• 既存のはんだ付け装置を活用できるため、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ワイヤーはインター�デジテーテッドパターンに適合します

欠点：

• 精密な温度制御が必要で、過度の熱は薄いウェーハを損傷します

• ワイヤーとコンタクトの位置合わせは厳密で重要です

• 一部の構成ではCAよりも直列抵抗がわずかに高くなります

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です:

由于对齐要求更严格，BC电池的串焊速度大约比传统电池慢10-15%，但供应商正在迅速缩小这一差距。

步骤3：串布局与矩阵形成

BC串形成后（通常为半片布局的2xN电池），进入组件矩阵：

• 单玻（玻璃/背板）或双玻（玻璃/玻璃），后者在BC组件中越来越常见，以追求高可靠性和BIPV应用

• 串按正确的串联方向放置在背面封装胶上

• 串间距根据组件尺寸确定，例如基于M10的72片电池组件尺寸约为2278 x 1134 mm

BC特有考虑： BC电池由于正面无遮挡，电流略大，且没有正面主栅线作为视觉提示。因此，布局时通常增加光学检查以确认电池极性，然后再进行层压。翻转的BC电池比有明显主栅线的正面接触电池更容易被忽略。

步骤4：汇流条与跨接片焊接

布局完成后，主汇流带将串串联连接以建立电压。

对于BC组件：

• 汇流带的连接方式与传统组件相同，将汇流带焊接到电池边缘的焊盘上

• BC电池通常在边缘设有专用焊盘，比细密的交叉指状细栅更宽，因此使用传统设备即可轻松完成汇流焊接

• 一些BC设计在串焊过程中使用集成式串连接器，可省去单独的汇流步骤

最新趋势：叠瓦+BC混合技术： 一些制造商正在测试叠瓦BC技术，将BC电池切割成条状并重叠，无需单独的汇流带。每个重叠处使用导电胶形成串联连接。在2025年仍属小众，但有望用于高密度布局。

步骤5：叠层（封装胶+玻璃+背板/玻璃组装）

叠层过程与传统组件非常相似。

对于玻璃/背板BC组件：

1. 背面封装胶膜（EVA或POE，0.45-0.5mm）铺在叠层台上

2. 将BC串/矩阵放置在其上

3. 前面の封止シートはセルの上に重ねます

4. 前面ガラス（透過率を最大化するため強化・反射防止コーティング済み）は最上部に配置します

ガラス/ガラス構造のBCモジュールで人気が高まっています：

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（両面発電の利得のため透明、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の湿気腐食を防ぐこと、電気構造全体が背面にある場合に重要なPID耐性が高いこと、そして平滑な金属化背面表面への接着性が強いことです

• ここでは封止材の厚さ均一性がより重要です。不均一な流動は前面（BCモジュールの見える面）に光学的な差異を生じるためです。不均一な封止材は、バスバーレス前面で目立つ目に見える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送られます。これはおそらくあらゆる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の課題：

1. 背面コンタクト部の空気の巻き込み。インター�ジタルフィンガーパターンは、ラミネーション中に空気を閉じ込める微小な凹凸を形成します。トップメーカーは、テクスチャ加工またはマイクロチャネル付きの封止材フィルム（ベンティング封止材と呼ばれることもあります）を使用して、真空工程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。ストリング工程でCAを使用した場合、ラミネーションはモジュールの封止と接着剤の硬化を同時に行う二重の役割を果たします。プロファイルは、封止材を過熱することなく、接着剤を完全に硬化（約150℃で10分以上）させる必要があります。

3. セルの反り管理。BCセル、特に140ミクロン以下の薄いセルは、背面メタライゼーションの非対称な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、セル間隔をずらすことなく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慎重に調整します。

BCモジュール用ラミネーター設備。 主要ブランドは従来型ラインとBCラインの両方に対応していますが、BC対応ラミネーターは、強化された真空（二段階で<0.5mbar）、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まで）を備えています。

ステップ7：トリミング、エッジクリーニング、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した封止材の除去

2. 安全性と応力集中の低減のためのエッジ研削/面取り

3. シリコーンシーラントまたは機械的圧着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ているため、フレームの外観はより重要です。オールブラックの外観を維持するために、陽極酸化処理または塗装されたブラックフレームが標準です。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を使用したフレームレス設計を採用しています。フレームプロファイルは、洗練されたセル外観に合わせて、より薄く、またはよりクリーンなコーナージョイントを使用する場合があります。

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背面に取り付けられ、バスリボンに接続されます。

BCモジュールでは、外観とBIPV適合性のため、小型で低背のジャンクションボックスが好まれます。一部のメーカーは、外部ボックスではなくモジュール内にバイパスダイオードを埋め込んだ一体型ジャンクションボックス設計を採用しています。ジャンクションボックスのリードをバスリボンのテール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、リードはコンタクトが密集した背面から離して配線し、短絡の可能性を排除する必要があります。

ステップ9：硬化と冷却

フレームとジャンクションボックス（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分とより迅速に硬化

• 熱調整：一部のメーカーは、フレーム化されたモジュールを制御された冷却トンネルに通し、封止材を安定させ、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です。

フラッシュテスト（I-Vカーブ）。 ソーラーシミュレーター（通常、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℃）を照射し、Pmax、Voc、Isc、FF、モジュール面積効率を含む完全なI-Vカーブを読み取ります。

BCモジュールは定常的に以下を達成します：

• 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、破損したフィンガー電極やコンタクトストリップ、シャント、不活性セルを示します。

BC特有のELに関する注意点。 BCモジュールのELは、コンタクトと電流経路がある背面から撮影されます。画像は前面セルの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、ラベル貼付、梱包

最終ステップ：

• 外観の欠陥、前面ガラスの傷、フレームの欠陥、シーラントのはみ出しなどの目視検査

• 電気データ、認証（IEC 61215、IEC 61730、MCS、ULなど）、シリアル番号、製造日を記載したラベル

• 梱包。通常、パレットあたり30〜36枚のモジュールを、コーナープロテクター付きで結束し、ラップで包装

BCモジュールはプレミアム製品に位置づけられるため、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%のEL検査を実施し、外観基準も厳格化され（アクティブエリア内の目に見える欠陥を許容しない）、梱包にはブランド素材や住宅向けの設置ガイドが追加されることもあります。

3. BCモジュールの主要な品質と信頼性に関する考慮事項

4. 2026-2027年のBCモジュール製造の現状

BCモジュール市場は急速に拡大しています：

• LONGiは次世代主流技術としてBC（HPBC 2.0）に全面移行し、2025年末までに50GW超の生産能力目標を発表

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

• 通威、晶科能源、東方日升はすべて2025-2026年生産に向けて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ている

• 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

商業用BCモジュール（単結晶シリコン）のモジュール効率は現在23.0〜24.0%に達し、標準フォームファクターで600W以上の出力クラスを実現。

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）に縮小し、多くのアナリストは、設備稼働率の向上とシルバー使用量の低減により、2026-2027年までにBCがTOPConとコスト同等になると予想しています。

5. 結論：BCモジュール製造 - セル変更以上のもの

BCモジュールを構築するということは、従来のラインにBCセルをただ投入するだけではありません。相互接続、封止材の選択、ラミネーションのレシピ、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、目的に特化した答えが必要です。

良い面としては、設備、材料、プロセスノウハウが急速に成熟していることです。5年前はプレミアム住宅市場だけに提供されていたものが、今ではGW規模の主流採用の端に位置しています。

BCの道を検討している方へのアドバイスは簡単です。まず相互接続ステップを確実にすること、そこにプロセス作業の約80%が集中しています。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るお客様にはいつも同じことをお伝えしています。全体の鍵はストリンガーと封止材にあり、ラインの他の部分ではありません。CAディスペンシングを再現性のあるものにし、良質なPOEを選べば、よく構築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。一つ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、テスト設備を、調達するBCセルと組み合わせて使用します。この流れが実際の工場で動いているのを見たい場合は、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見ることができます。