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什么是BC电池?BC电池工艺流程讲解

3060  · 公众号  ·  · 2024-09-17 11:30

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内容来源: 北斗星光伏研学社

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什么是BC电池?

BC电池全称为背接触电池,其基型是IBC电池(交叉指式背接触电池), 与其他晶硅电池路线最大的不同在于:发射级、表面场和金属电极都做在电池背面,并交叉指式分布,电池正表面无任何栅线遮挡,最大限度地利用入射光,减少光学损失,带来更多有效发电面积,拥有高转换效率,且外观上更加美观。

图片来源:晶旭晟华新能源

IBC电池,也称为交叉背接触电池,是将电池正面的电极栅线全部转移到电池背面,PN 结和金属接触都处于电池背部,呈叉指状方式排列,从而减少电池栅线对阳光的遮挡,提高电池转换效率。


IBC电池是一种较为纯粹的单面电池,主要通过结构的改变来提高转换效率,IBC电池没有遮蔽电池的正面金属触点,因此具有更高的光子撞击转换面积。


严格意义上讲, BC电池是在结构上做优化的电池制作技术,不是一种单独的电池片种类。 无论是P型还是N型电池,都是可以叠加BC电池技术,做出新型电池片。P型电池叠加BC技术的电池就是PBC。TOPCon叠加BC技术的电池就是TBC。HJT叠加BC技术的电池就是HBC。 目前,主要包括IBC、HBC、PBC、ABC、HPBC等技术路线。 其中,隆基绿能的HPBC路线,电极排列从视觉上是一条直线;中来股份对于BC也有相关的技术储备,主要IBC技术路线为交叉排列。此外,还有ABC、TBC等技术路线。总体来看,BC电池技术多样,是N型电池技术中最具有差异化的路线。

图片来源: 晶旭晟华新能源

随着光伏行业的快速发展,光伏领域技术迭代升级不断加快。截至目前,光伏电池经历了第一代晶硅电池、第二代薄膜电池再到第三代新型电池。其中,根据硅基电池片, 第一代晶硅电池可分为P型电池和N型电池,N型电池又可细分为TOPCon、HJT、IBC和HBC(HJT+IBC)四种。

BC电池工艺

IBC电池是商业化晶体硅电池中工艺最复杂、结构设计难度最大的电池。核心工艺在于制备PN结、钝化镀膜以及金属化栅线。


IBC对基体材料要求较高,制备背部PN结需要图形化技术,需多次掩膜和光刻技术,对gap区域需非常精准。此外,为了还需添加钝化结构提升少子寿命,对镀膜工艺要求也很高,整体生产成本较高。



BC电池与TOPCon、HJT等电池之间不是并列关系,BC电池属于一种平台型技术,无排他性且兼容性强,可以与其他电池技术叠加,发展潜力较大,未来有望成为新一代的平台型技术。 IBC电池可以与TOPCon电池叠加形成TBC电池,与HJT电池叠加形成HBC电池,与P型电池叠加形成HPBC电池等,从而带动电池整体光电转换效率进一步提升。

随着各大厂商将TOPCon和HJT等技术的特点与BC电池相结合,目前BC电池逐步形成了三大主流工艺路线, 包括经典的IBC电池技术、更具低成本优势的TBC电池工艺以及HBC电池工艺。

  • TBC电池:TOPCon与IBC技术结合形成TBC电池,又名POLO-IBC电池。

TBC兼具Topcon的隧穿氧化层技术和IBC背面排布电极的优势,钝化效果和开路电压显著提高,可以在实现更高电池转换效率同时具备经济性。

TBC技术难度更高,需要同时解决TOPCon和IBC的生产工艺问题,因此整体工艺更复杂。

TBC电池完整的生产流程主要包括沉积隧穿氧化层及P+多晶硅、沉积钝化膜、在硅片的背面印刷电极等。TBC电池在TOPCon生产工艺的基础上需要增加掩膜、激光开槽、PN区制备、刻蚀等背面电极的相关工艺,掩膜主要通过APCVD或PECVD来完成,PN区的制备主要由PECVD来完成,刻蚀主要采用传统的湿法设备,而开槽工艺则需要通过激光设备来完成。

TBC电池主要是通过对IBC电池的背面进行优化设计来降低整体复合,提升钝化效果和转换效率。



  • HBC电池:HJT和IBC技术结合形成HBC电池,即异质结背接触电池。

该电池的正面没有电极遮挡,前表面钝化层采用氢化非晶硅,在背面分别沉积N型和P型的非晶硅薄膜形成异质结。

HBC电池很好地结合了IBC电池和异质结电池的优势,充分利用了非晶硅优越的表面钝化性能,背面形成的异质结结构具有很好的钝化效果,能够同时取得更高的大短路电流和开路电压,从而提升光电转换效率。

HBC提升效率优势显著,但是需要同时解决IBC和HJT生产工艺的难点,IBC工艺对于基体材料和前表面钝化的要求较高,需要经过多次掩膜和光刻技术,同时gap区域需要非常精准。



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