Giải thích về pin mặt trời BC: Cấu trúc, sự khác biệt
Mục lục
Câu trả lời nhanh: Pin mặt trời BC, viết tắt của back-contact (tiếp xúc mặt sau), là một loại pin silic tinh thể hiệu suất cao với cả hai điện cực dương và âm đều nằm ở mặt sau. Việc chuyển các điện cực ra khỏi mặt trước giúp loại bỏ hiện tượng che bóng do thanh busbar mà pin thông thường phải chịu, nhờ đó diện tích pin dành cho ánh sáng nhiều hơn, đồng thời cũng loại bỏ nhu cầu về dải hàn mặt trước. Đổi lại là một mẫu kim loại hóa mặt sau dày đặc hơn: vì cả hai cực được xen kẽ trên mặt sau, lớp kim loại hóa mặt sau và lớp cách ly giữa hai bộ điện cực phải được định hình chính xác hơn nhiều so với pin TOPCon hoặc PERC. Chính sự phức tạp ở mặt sau này khiến pin BC tốn kém hơn để sản xuất và đòi hỏi khắt khe hơn khi ghép chuỗi, và đó là lý do kiến trúc này vẫn nằm trong các phân khúc sản phẩm hiệu suất cao thay vì chuyển sang thị trường đại trà nơi TOPCon đang chiếm vị trí.
Sản xuất mô-đun PV · bởi Jerry, Ooitech
Giới thiệu sản phẩm
Pin mặt trời BC, viết tắt của Back Contact solar cell, là một công nghệ pin silicon tinh thể hiệu suất cao trong đó lớp phát xạ, trường mặt sau và các điện cực kim loại đều được đặt ở mặt sau của pin. Dạng cơ bản của nó thường được gọi là IBC, hay pin Interdigitated Back Contact .
So với các pin silicon tinh thể thông thường, đặc điểm dễ thấy nhất của pin BC là không có các đường lưới kim loại trên bề mặt trước. Vì mặt trước không bị che khuất bởi busbar và finger, nhiều ánh sáng mặt trời hơn có thể đi vào bề mặt pin, tổn thất quang học được giảm bớt, và diện tích phát điện hiệu quả được tăng lên. Đây là lý do tại sao pin BC thường được sử dụng cho các module pin mặt trời hiệu suất cao và tính thẩm mỹ cao.
Điều gì làm cho pin BC khác biệt
Sự khác biệt chính giữa pin BC và PERC, TOPCon hoặc pin HJT không chỉ đơn thuần là loại wafer hay một lớp thụ động hóa duy nhất. Ý tưởng cốt lõi của công nghệ BC mang tính cấu trúc: lớp tiếp giáp PN và các điện cực kim loại được chuyển sang mặt sau của pin.
Ví dụ, TOPCon thường được thảo luận liên quan đến đế silicon loại N, thụ động hóa mặt trước, và cấu trúc tiếp xúc thụ động oxit đường hầm mặt sau. PERC thường dựa trên cải tiến thụ động hóa mặt sau. HJT sử dụng thụ động hóa silicon vô định hình và tiếp xúc dị thể. Tuy nhiên, BC tập trung vào việc loại bỏ sự che khuất của điện cực mặt trước bằng cách chuyển cấu trúc thu dòng sang mặt sau.
Do đó, BC cũng có thể được kết hợp với các công nghệ pin khác. Công nghệ BC thuần túy thường được đại diện bởi IBC. TOPCon kết hợp với BC có thể tạo thành công nghệ TBC; HJT kết hợp với BC có thể tạo thành công nghệ HBC. HPBC thường được biết đến như một hướng liên quan đến IBC loại P, trong khi ABC đề cập đến công nghệ All Back Contact, thường được thảo luận cùng với các khái niệm thiết kế giảm bạc hoặc không bạc.
Thông số kỹ thuật
Cấu trúc pin BC điển hình
Lấy IBC làm ví dụ, thay đổi cấu trúc quan trọng nhất là cả lớp tiếp giáp PN và các điện cực kim loại đều nằm ở mặt sau của pin. Bề mặt trước chủ yếu được sử dụng để hấp thụ ánh sáng và thụ động hóa, trong khi bề mặt sau hoàn thành việc tách hạt tải và thu dòng thông qua các vùng dương và âm xen kẽ.
| Hạng Mục | Mô tả |
|---|---|
| Loại pin | Back Contact solar cell |
| Lộ trình công nghệ cơ bản | IBC, Interdigitated Back Contact |
| Đặc điểm mặt trước | Không có sự che khuất của lưới kim loại mặt trước |
| Đặc điểm mặt sau | Các điện cực dương và âm được bố trí ở mặt sau |
| Thiết kế cấu trúc cốt lõi | Lớp tiếp giáp PN và các điện cực kim loại được chuyển sang mặt sau |
| Lợi ích chính | Giảm tổn thất che khuất quang học và cải thiện diện tích hấp thụ ánh sáng hiệu quả |
| Các lộ trình tương thích | IBC, TBC, HBC, HPBC, ABC và các cấu trúc dựa trên BC khác |
| Tác động đến quy trình module | Yêu cầu logic hàn chuỗi khác biệt so với pin PERC, TOPCon và HJT |
Quy trình sản xuất pin IBC
Một quy trình pin IBC điển hình có thể được tóm tắt như sau:
Đánh bóng hóa học và loại bỏ hư hỏng
Khuếch tán ống BBr3
Phát triển mặt nạ oxy khô
In lưới để mở BSF cục bộ
Khuếch tán ống POCl3
Tạo vân
Thụ động hóa hai mặt
In lưới để mở tiếp xúc cục bộ
Kim loại hóa bằng in lưới
Thách thức cốt lõi của công nghệ BC là làm thế nào để tạo ra các vùng loại p và loại n chất lượng cao trên mặt sau của pin theo mô hình xen kẽ. Trong một quy trình điển hình, một mặt nạ khuếch tán xen kẽ chứa boron có thể được in trên mặt sau. Sau khi khuếch tán, boron đi vào đế loại N và tạo thành vùng p+. Khu vực không có mặt nạ in sau đó có thể tạo thành vùng n+ thông qua khuếch tán phốt pho.
Ở mặt trước, việc tạo vân kim tự tháp được sử dụng để tăng cường bẫy ánh sáng, trong khi một trường bề mặt trước, thường được gọi là FSF, được hình thành để cải thiện hiệu suất điện. Sự kết hợp giữa quản lý quang học và thu hạt tải mặt sau này là một lý do khiến công nghệ BC hấp dẫn đối với các module cao cấp.
Ưu Điểm Kỹ Thuật
Không có lưới che khuất mặt trước
Ưu điểm trực tiếp nhất của pin BC là bề mặt trước không có lưới kim loại. Điều này làm giảm tổn thất che khuất và tăng cường sử dụng ánh sáng. Về ngoại quan module, bề mặt trước toàn màu đen hoặc gần như đồng nhất cũng có thể mang lại hiệu ứng thị giác sạch sẽ hơn, đặc biệt hấp dẫn trong các ứng dụng PV phân tán thương mại, công nghiệp và liên quan đến tòa nhà.
Tiềm năng hiệu suất cao hơn
Vì bề mặt trước có thể nhận được nhiều ánh sáng tới hơn, pin BC có lợi thế về hiệu suất cả về lý thuyết lẫn thực tiễn. Khi kết hợp với các công nghệ thụ động hóa tiên tiến như TOPCon hoặc HJT, cấu trúc BC có thể cải thiện hơn nữa hiệu suất chuyển đổi.
Tích hợp công nghệ linh hoạt
BC không giới hạn ở một lộ trình pin duy nhất. Nó có thể hoạt động như một cấu trúc nền tảng và kết hợp với các công nghệ hiệu suất cao khác. Đây là lý do tại sao ngành công nghiệp thảo luận về các lộ trình như TBC, HBC, HPBC và ABC. Hướng đi chung là như nhau: giảm tổn thất quang học, cải thiện thu hạt tải, và tăng công suất đầu ra của module.
Thiết kế lưới mặt sau đặc biệt
Vì cả điện cực dương và âm đều nằm ở mặt sau, bố trí lưới của pin BC khá khác biệt so với pin thông thường. Ví dụ sau sử dụng đường màu đỏ cho busbar dương và đường màu xanh cho busbar âm, lấy bố trí mặt sau 18BB làm ví dụ.
Khi các ngón tay mảnh cũng được hiển thị, các ngón tay dương và âm được sắp xếp theo mô hình xen kẽ. Các vùng tiếp giáp PN cũng được phân bố theo cách xen kẽ tương tự. Các thanh busbar chính thu dòng điện bằng cách giao nhau và kết nối với cấu trúc ngón tay tương ứng.
Từ hình ảnh pin BC thực tế, chúng ta có thể thấy không chỉ các đường lưới mặt sau mà còn cả các điểm PAD ở cả hai bên của nửa pin. Các điểm PAD này rất quan trọng cho kết nối điện và thiết kế hàn, đặc biệt trong các cấu trúc liên kết mật độ cao.
Ứng dụng sản phẩm
Nguyên lý hàn chuỗi pin BC
Hàn pin BC khác với hàn pin PERC hoặc TOPCon thông thường. Đối với các pin lưới hai mặt phổ biến, dải ribbon thường kết nối từ mặt sau của một pin đến mặt trước của pin tiếp theo. Trong pin BC, cả điện cực dương và âm đều ở mặt sau, vì vậy dải ribbon hàn phải tuân theo một đường kết nối khác.
Như thể hiện trong sơ đồ, hàn chuỗi BC thực hiện kết nối nối tiếp pin bằng cách sử dụng các dải ribbon hàn theo mô hình tuần hoàn và so le giữa hai pin liền kề. Điều này khác với phương pháp hàn được sử dụng cho pin TOPCon, nơi dải ribbon đi từ mặt sau của một pin đến mặt trước của pin tiếp theo.
Một pin đầy đủ có thể được chia thành hai nửa pin, A và B. Các điện cực của nửa pin A và nửa pin B được sắp xếp đối diện nhau. Trong quá trình hàn chuỗi pin BC, dải ribbon từ pin bắt đầu được kéo đến điện cực âm của nửa pin A và sau đó cắt. Logic kết nối sau đó được lặp lại:
Từ điện cực dương của nửa pin A trên pin 1 đến điện cực âm của nửa pin B trên cùng pin đó
Từ điện cực dương của nửa pin B trên pin 1 đến điện cực âm của nửa pin A trên pin 2
Lặp lại chu kỳ trên để hoàn thành kết nối chuỗi pin
Trong vùng được đánh dấu, dải ribbon thực chất là một dải ribbon liên tục. Các màu khác nhau chỉ được sử dụng để giúp hiểu rõ hơn mối quan hệ giữa điện cực dương và âm. Sơ đồ thể hiện rõ ràng mô hình hàn so le tuần hoàn trên pin BC.
Chuỗi pin đã hoàn thành cho thấy cách các dải ribbon hàn được sắp xếp trên nhiều pin BC. Loại chuỗi này đòi hỏi vị trí đặt ribbon chính xác, kiểm soát lực căng ổn định, định vị chính xác và hiểu biết tốt về mô hình điện cực mặt sau.
Sơ đồ dòng điện giải thích thêm nguyên lý kết nối nối tiếp. Vì đường dẫn dòng điện được hình thành ở mặt sau thông qua việc định tuyến ribbon so le, thiết bị và kiểm soát quy trình chuỗi BC đòi hỏi khắt khe hơn so với hàn ribbon tiêu chuẩn cho các pin truyền thống.
Liên hệ và mua hàng
Ghi chú thực tế cho sản xuất module BC
Đối với các nhà sản xuất có kế hoạch sản xuất module BC, phần hàn chuỗi pin là một trong những điểm quy trình quan trọng nhất. Thiết kế điện cực mặt sau có nghĩa là logic hàn chuỗi thông thường không thể được sao chép đơn giản. Thiết bị phải hỗ trợ căn chỉnh tiếp xúc mặt sau chính xác, cấp ribbon được kiểm soát, nhiệt độ hàn ổn định và kiểm tra đáng tin cậy sau khi hàn.
Trong sản xuất, các kỹ sư nên chú ý chặt chẽ đến độ lệch ribbon, chất lượng mối hàn, nguy cơ nứt pin, khớp điểm PAD và tính nhất quán của đường dẫn dòng điện. Bất kỳ sai lệch nhỏ nào trong hàn mặt sau đều có thể gây tăng điện trở, tổn thất công suất hoặc các vấn đề độ tin cậy sau khi ép laminate và vận hành ngoài trời lâu dài.
Quan điểm của Ooitech
Với tư cách là nhà cung cấp thiết bị, chúng tôi nhìn nhận như sau: công nghệ BC không chỉ là nâng cấp hiệu suất pin mà còn là thách thức sản xuất module, đặc biệt ở độ chính xác hàn chuỗi và kiểm soát liên kết mặt sau. Đối với dây chuyền sản xuất tấm pin mặt trời, điều quan trọng là phải khớp thiết kế máy hàn chuỗi với mô hình điện cực pin BC thực tế thay vì coi nó như một quy trình TOPCon hoặc PERC được sửa đổi. Theo quan điểm của chúng tôi, các nhà máy đánh giá module BC nên xác minh độ ổn định hàn, định tuyến ribbon và hiệu suất EL ở quy mô thí điểm trước khi chuyển sang sản xuất hàng loạt.
