BC电池工艺全梳理：可与多种技术（TOPCon，HJT）结合（TBC，HBC）

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BC电池工艺全梳理：可与多种技术（TOPCon，HJT）结合（TBC，HBC）

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BC电池作为一种先进的光伏电池技术，通过将金属电极全部设置在电池背面，为电池正面创造了更多的吸光面积，从而提高了整体光电转换效率。本文将从BC电池的基础结构、工艺流程、封装方案、金属化方案等多个维度进行深入分析，并对比了IBC、TBC和HBC三种BC电池技术的效率、投资额等关键指标。

BC电池基础结构

BC电池的基本结构从上至下依次为：SiNx/SiO2 - n+ Si（掺磷）- Si基底 - p+（硼扩）/n++（磷扩） Si - SiO2/SiNx - 金属电极（叉指）。其中，n+ Si（掺磷）层利用场钝化效应降低表面少子浓度，从而降低表面复合速率；p+ Si（硼扩）层与N型硅基底形成p-n结，有效分流载流子；n++ Si（磷扩）层与n型硅形成高低结，增强载流子的分离能力，这是IBC电池的核心技术。SiO2/SiNx层在背面抑制IBC太阳电池的载流子复合，在正面则作为减反层提高发电效率。

HBC电池结构

HBC电池的结构从上至下依次为：减反层 - 本征非晶硅 - Si基底 - 本征非晶硅 - n/p型非晶硅 - TCO - 金属电极。这种结构结合了HJT电池的非晶硅钝化特性和BC电池的全背面接触设计。

TBC电池结构

TBC电池的结构从上至下依次为：减反层 - 钝化层 - AlOx - n+ Si（掺磷）- Si基底 - 隧穿氧化层 - p+/n++掺杂多晶硅 - 钝化层 - 减反层 - 金属电极。这种结构结合了TOPCon电池的隧穿氧化硅/掺杂多晶硅钝化接触特性和BC电池的全背面接触设计。

各BC技术工艺流程对比

工艺步骤	IBC	TBC	HBC
1	清洗制绒	清洗制绒	清洗制绒
2	磷扩散	隧穿氧化层 + n型非晶硅	本征氢化非晶硅(正面)
3	镀掩膜	掩膜	减反射膜(正面)
4	激光开槽	激光开槽	本征氢化非晶硅(背面)
5	刻蚀	硼掺杂非晶硅（p+）	硼掺杂非晶硅(背面) p+
6	清洗掩膜	刻蚀	掩膜
7	双面减反+钝化	双面减反+钝化	激光开槽
8	激光开槽（类PERC）	激光开槽（P/N分隔）	刻蚀
9	金属化	金属化	磷掺杂非晶硅(背面)n++
10	-	透明导电膜(背面)	-
11	-	激光开槽(PN隔离)	-
12	-	金属化	-

各BC技术效率、投资额对比

技术	IBC	TBC	HBC
单GW设备投资（亿元）	3	3	5
量产平均效率	23.5-24.5%	24.5-25.5%	25-26.5%
实验室最高效率	25.5%（Sunpower）	26.1%（Fraunhofer）	26.63%（Kaneka）
银浆耗量（mg/片）	低于双面PERC	低于双面TOPCon	低于HJT
薄片化（um）	130-150	130-150	140
主要企业	隆基、爱旭、Sunpower等	-	-
工序步骤	大于12步，难度高	-	-
工艺难点	PN结形成、背面金属化、表面钝化技术	-	-
硅衬底	P or N	P or N	N
兼容性	兼容部分PERC	兼容TOPCon	兼容HJT
增加设备	增加掩膜沉积设备、激光消融设备	-	-
串焊机	需更换	-	-
2022/2023年有效产能预估（GW）	2/2.95	3.3/6.8	1.4/2.4

封装方案

由于IBC电池的电极全部位于背面，无法使用传统的直线互联方式。目前行业内提出的两种解决方案：

导电胶+柔性电路背板：基于全新的金属箔电路设计，每片电池片通过柔性的导电胶和金属箔电路互联从而自动形成完整的回路。组件封装结构为：钢化玻璃 - EVA - 电池片 - 绝缘层 - 导电背板 - EVA - 背板。
涂锡铜带焊接和普通背板：使用特殊形状焊带（根据背面结构定制化设计），材料成本低，实现较简单。隆基的焊带方案是将具有导电段和绝缘段间隔交替分布的焊带用于IBC电池片的串焊中，同一条焊带的导电段同时焊接相邻两个IBC电池片中，一个电池片的正极区域、另一个电池片的负极区域。焊带形状可以是圆形、矩形或三角形。

金属化方案

BC电池的重大区别在于背面制备出呈叉指状间隔排列的P区和N区，以及在其上面分别形成金属化接触和栅线。因此金属化的要求包括：

减反层开孔面积小，背面金属接触比例越小，复合电流就越小，开路电压提高。
N和P的接触孔区需要与各自的扩散区对准，否则会造成电池漏电失效。

银浆在BC电池中的局限性：

BC电池栅线均在背面，对光照遮挡要求低，且考虑到电极面积越大更利于电流输出，一般栅线较高。这种情况下，银浆耗量大、成本高，且目前没有降本路线。
BC电池背面n区/p区面积大小不同且间隔排列，不同区域对应栅线宽度也不同，使用丝网印刷银浆的方案，在网版设计上要做出重大调整。
BC电池电极均在同一面，意味着电子/空穴分离后将向同一方向运动、输出，相比其他结构电池，同一方向运动难免存在更严重复合问题，也就对金属端的导电能力提出了更高要求。银浆并非纯银材料，大量的有机物、添加剂等使其导电能力不如纯铜。
银铝浆存在高度差，增加焊接难度。

铜电镀更为适配的原因：

BC电池背面叉指状的P区和N区在制作过程需要多次的掩膜和光刻技术，且之间的gap区域需非常精准，与铜电镀精细的掩膜光刻工艺适配，可以同时降低金属化环节的设备投资成本。
光刻工艺下，铜栅线线宽灵活可调且更加精细，易找到电流输出与接触面积的最佳平衡点。
铜价格低廉，铜栅线材料成本低。
纯铜栅线相比银浆导电性更好。