BC 태양전지 설명: 구조, 차이점, 제조 공정 및 스트링 솔더링 원리
목차
제품 소개
BC 태양전지는 후면 접촉(Back Contact) 태양전지의 약자로, 이미터, 후면 전계 및 금속 전극이 모두 전지 후면에 배치되는 고효율 결정질 실리콘 전지 기술입니다. 기본 형태는 일반적으로 IBC, 즉 교차형 후면 접촉(Interdigitated Back Contact) 전지로 알려져 있습니다.
기존 결정질 실리콘 전지와 비교할 때, BC 전지의 가장 눈에 띄는 특징은 전면에 금속 그리드 라인이 없다는 것입니다. 전면에 버스바와 핑거가 없어 더 많은 햇빛이 전지 표면에 들어올 수 있고, 광학 손실이 줄어들며 유효 발전 면적이 증가합니다. 이것이 BC 전지가 고효율 및 고미관 태양광 모듈에 자주 사용되는 이유입니다.
BC 전지의 차별점
BC 전지와 PERC, TOPCon 또는 HJT 전지의 주요 차이점은 단순히 웨이퍼 유형이나 단일 패시베이션 층이 아닙니다. BC 기술의 핵심 아이디어는 구조적입니다: PN 접합과 금속 전극이 전지 후면으로 이동합니다..
예를 들어, TOPCon은 N형 실리콘 기판, 전면 패시베이션, 후면 터널 산화물 패시베이션 접촉 구조와 관련하여 자주 논의됩니다. PERC는 일반적으로 후면 패시베이션 개선에 기반합니다. HJT는 비정질 실리콘 패시베이션과 이종접합 접촉을 사용합니다. 그러나 BC는 전류 수집 구조를 후면으로 이동하여 전면 전극 차광을 제거하는 데 초점을 맞춥니다.
이 때문에 BC는 다른 전지 기술과 결합될 수도 있습니다. 순수 BC 기술은 일반적으로 IBC로 대표됩니다. TOPCon에 BC를 결합하면 TBC 기술을 형성할 수 있고, HJT에 BC를 결합하면 HBC 기술을 형성할 수 있습니다. HPBC는 일반적으로 P형 IBC 관련 경로로 알려져 있으며, ABC는 All Back Contact 기술을 의미하며, 종종 은 절감 또는 무은 설계 개념과 함께 논의됩니다.
기술 매개변수
일반적인 BC 셀 구조
IBC를 예로 들면, 가장 중요한 구조적 변화는 PN 접합과 금속 전극이 모두 셀의 후면에 위치한다는 것입니다. 전면은 주로 광흡수와 패시베이션에 사용되며, 후면은 인터디지테이트된 양극 및 음극 영역을 통해 캐리어 분리와 전류 수집을 완료합니다.
| 항목 | 설명 |
|---|---|
| 셀 유형 | 후면 접촉(Back Contact) 태양전지 |
| 기본 기술 경로 | IBC, 인터디지테이트 백 컨택 |
| 전면 특징 | 전면 금속 그리드 라인 차광 없음 |
| 후면 특징 | 양극 및 음극 전극이 후면에 배열됨 |
| 핵심 구조 설계 | PN 접합과 금속 전극이 후면으로 이동 |
| 주요 이점 | 광학적 차광 손실 감소 및 유효 광흡수 면적 증가 |
| 호환 가능한 경로 | IBC, TBC, HBC, HPBC, ABC 및 기타 BC 기반 구조 |
| 모듈 공정 영향 | PERC, TOPCon 및 HJT 셀과 비교하여 다른 스트링 솔더링 로직 필요 |
IBC 셀 제조 공정
일반적인 IBC 셀 공정은 다음과 같이 요약할 수 있습니다:
화학적 폴리싱 및 손상 제거
BBr3 튜브 확산
건식 산소 마스크 성장
국부 BSF 개구용 스크린 인쇄
POCl3 튜브 확산
텍스처링
양면 패시베이션
국부 접촉 개구용 스크린 인쇄
스크린 인쇄 금속화
BC 기술의 핵심 과제는 셀 후면에 고품질의 p형 및 n형 영역을 인터디지테이트 패턴으로 준비하는 방법입니다. 일반적인 공정에서는 붕소 함유 인터디지테이트 확산 마스크를 후면에 인쇄할 수 있습니다. 확산 후 붕소는 N형 기판에 들어가 p+ 영역을 형성합니다. 인쇄된 마스크가 없는 영역은 인 확산을 통해 n+ 영역을 형성할 수 있습니다.
전면에는 빛 포획을 강화하기 위해 피라미드 텍스처링이 사용되며, 전기적 성능을 개선하기 위해 종종 FSF라고 불리는 전면 표면 필드가 형성됩니다. 이러한 광학 관리와 후면 캐리어 수집의 조합은 BC 기술이 프리미엄 모듈에 매력적인 이유 중 하나입니다.
기술적 장점
전면 그리드 셰이딩 없음
BC 셀의 가장 직접적인 장점은 전면에 금속 그리드 라인이 없다는 것입니다. 이는 셰이딩 손실을 줄이고 빛 이용률을 높입니다. 모듈 외관의 경우, 올블랙 또는 거의 균일한 전면은 더 깨끗한 시각적 효과를 제공할 수 있으며, 이는 분산형 상업, 산업 및 건물 관련 PV 애플리케이션에서 특히 매력적입니다.
더 높은 효율 잠재력
전면이 더 많은 입사광을 받을 수 있기 때문에 BC 셀은 강력한 이론적 및 실용적 효율 우위를 가지고 있습니다. TOPCon 또는 HJT와 같은 고급 패시베이션 기술과 결합하면 BC 구조는 변환 효율을 더욱 향상시킬 수 있습니다.
유연한 기술 통합
BC는 단일 셀 경로에 국한되지 않습니다. 플랫폼 구조로 작동하여 다른 고효율 기술과 결합할 수 있습니다. 이것이 업계에서 TBC, HBC, HPBC 및 ABC와 같은 경로를 논의하는 이유입니다. 공통 방향은 동일합니다: 광학 손실을 줄이고, 캐리어 수집을 개선하며, 모듈 출력을 높이는 것입니다.
특수 후면 그리드 설계
양극과 음극이 모두 후면에 위치하므로 BC 셀의 그리드 레이아웃은 기존 셀과 상당히 다릅니다. 다음 예시에서는 18BB 후면 레이아웃을 예로 들어 양극 버스바를 빨간색 선으로, 음극 버스바를 파란색 선으로 표시합니다.
미세 핑거도 표시하면 양극 및 음극 핑거가 인터디지테이트 패턴으로 배열됩니다. PN 접합 영역도 유사한 인터디지테이트 방식으로 분포됩니다. 메인 버스바는 해당 핑거 구조와 교차 및 연결하여 전류를 수집합니다.
실제 BC 셀 이미지에서 후면 그리드 라인뿐만 아니라 하프 셀 양쪽의 PAD 포인트도 볼 수 있습니다. 이러한 PAD 포인트는 전기적 연결 및 솔더링 설계, 특히 고밀도 상호 연결 구조에서 중요합니다.
제품 응용
BC 셀 스트링 솔더링 원리
BC 셀 솔더링은 기존의 PERC 또는 TOPCon 셀 솔더링과 다릅니다. 일반적인 양면 그리드 셀의 경우, 리본은 보통 한 셀의 후면에서 다음 셀의 전면으로 연결됩니다. BC 셀에서는 양극과 음극이 모두 후면에 있으므로, 솔더링 리본은 다른 연결 경로를 따라야 합니다.
다이어그램에 표시된 것처럼, BC 스트링 솔더링은 인접한 두 셀 사이에서 솔더링 리본을 순환 및 지그재그 패턴으로 사용하여 셀 직렬 연결을 실현합니다. 이는 리본이 한 셀의 후면에서 다음 셀의 전면으로 이동하는 TOPCon 셀에 사용되는 용접 방법과 다릅니다.
전체 셀은 A와 B 두 개의 하프 셀로 나눌 수 있습니다. A 하프 셀과 B 하프 셀의 전극은 서로 반대 방향으로 배열됩니다. BC 셀 스트링 솔더링 중에 시작 셀의 리본은 A 하프 셀의 음극으로 당겨진 후 절단됩니다. 그런 다음 다음 연결 로직이 반복됩니다:
셀 1의 A 하프 셀 양극에서 같은 셀의 B 하프 셀 음극으로
셀 1의 B 하프 셀 양극에서 셀 2의 A 하프 셀 음극으로
위 주기를 반복하여 셀 스트링 연결을 완료합니다
강조 표시된 영역에서 리본은 실제로 하나의 연속 리본입니다. 다른 색상은 양극과 음극 관계를 더 쉽게 이해하기 위해 사용된 것뿐입니다. 다이어그램은 BC 셀의 순환 지그재그 용접 패턴을 명확하게 보여줍니다.
완성된 셀 스트링은 여러 BC 셀에 걸쳐 용접 리본이 어떻게 배열되는지 보여줍니다. 이러한 유형의 스트링은 정확한 리본 배치, 안정적인 장력 제어, 정밀한 위치 결정, 그리고 후면 전극 패턴에 대한 좋은 이해가 필요합니다.
전류 흐름 다이어그램은 직렬 연결 원리를 추가로 설명합니다. 전류 경로가 지그재그 리본 라우팅을 통해 후면에 형성되므로, BC 스트링 장비 및 공정 제어는 기존 셀의 표준 리본 솔더링보다 더 까다롭습니다.
문의 및 구매
BC 모듈 제조를 위한 실용적인 참고 사항
BC 모듈 생산을 계획하는 제조업체에게 셀 스트링 공정은 가장 중요한 공정 포인트 중 하나입니다. 후면 전극 설계로 인해 기존의 스트링 로직을 단순히 복사할 수 없습니다. 장비는 정확한 후면 접촉 정렬, 제어된 리본 공급, 안정적인 솔더링 온도, 그리고 용접 후 신뢰할 수 있는 검사를 지원해야 합니다.
생산 과정에서 엔지니어는 리본 오프셋, 솔더 조인트 품질, 셀 크랙 위험, PAD 포인트 매칭 및 전류 경로 일관성에 세심한 주의를 기울여야 합니다. 후면 솔더링의 작은 편차라도 저항 증가, 출력 손실 또는 라미네이션 후 및 장기간 옥외 운영 중 신뢰성 문제를 유발할 수 있습니다.
Ooitech의 견해
장비 공급업체로서 우리는 이렇게 봅니다: BC 기술은 단순한 셀 효율 업그레이드가 아니라, 특히 스트링 솔더링 정확도와 후면 상호 연결 제어 측면에서 모듈 제조 과제입니다. 태양광 패널 생산 라인의 경우, 스트링거 설계를 실제 BC 셀 전극 패턴과 일치시키는 것이 핵심이며, 이를 수정된 TOPCon 또는 PERC 공정처럼 취급해서는 안 됩니다. 우리의 관점에서 BC 모듈을 평가하는 공장은 양산 전에 파일럿 규모에서 솔더링 안정성, 리본 라우팅 및 EL 성능을 검증해야 합니다.
