BC电池工艺全梳理：可与多种技术（TOPCon，HJT）结合（TBC，HBC）
BC电池工艺全梳理：可与多种技术（TOPCon，HJT）结合（TBC，HBC）
BC电池技术作为光伏领域的前沿技术，通过将金属电极全部设置在电池背面，为正面创造更多的吸光面积，从而提高电池片的整体光电转换效率。本文将从BC电池的基础结构、工艺流程、封装方案以及金属化方案等多个维度，深入解析这一技术的原理与应用前景。
BC基础结构
从上至下：SiNx/SiO2 - n+ Si（掺磷）- Si基底 - p+（硼扩）/n++（磷扩） Si - SiO2/SiNx - 金属电极（叉指）
- n+ Si（掺磷）：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，同时还可以降低串联电阻，提升电子传输能力。
- p+ Si（硼扩）：发射极能够与N型硅基底形成p-n结，有效分流载流子。
- n++ Si（磷扩）：与n型硅形成高低结，增强载流子的分离能力，是IBC电池的核心技术。
- SiO2/SiNx：背面，抑制IBC太阳电池的载流子复合；正面，减反层提高发电效率。
HBC结构（HJT/BC）
从上至下：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
TBC结构（TOPCon/BC）
从上至下：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
工艺流程
技术 | 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 |
难点：N/P区图形化
- 目的：在电池背面建立独立的电子/空穴传输通道
- 工艺：激光开槽。激光1、激光2做图形化，激光3用于金属化前的SiNx开孔。
- 要求：激光能量均匀
效率与投资
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
- 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。
- 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。
金属化方案
银浆在BC电池中的局限：
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：
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。
重点关注主线
- 研发能力、技术/资金储备、产业影响力更强的头部企业：隆基绿能、通威股份、爱旭股份 等
- BC技术方案核心设备供应商：帝尔激光 等
- 与BC技术更匹配的电镀铜工艺设备供应商：芯碁微装，罗博特科、苏大维格 等
- 相关材料厂商：宇邦新材、广信材料 等