26.3% тиімділіктен жоғары, артқы жағында оңтайландыруға не қалды? n-типті артқы контактілер бифасиалды синергияны көздейді, ал p-типті артқы контактілер Bac бағытына қарай жылжиды
Мазмұны
26.3% тиімділіктен жоғары, артқы жағында оңтайландыруға не қалды?
«Лао Чжан, 26.66% элементі толық p-типті TOPCon артқы құрылымын қолданды. 26.34% мақаласында фронт локализацияланған n-TOPCon саусақтарына өзгертілді, ал артқы жағы толық аймақты p-TOPCon контактісіне айналды. Қос қабатты SiOx/poly-Si стекі әлі де солай ма?»
Бұл біз кеше 26.66% элементін талқылап болғаннан кейін процестік тобымыздан келген сұрақ болды.
Негізгі артқы қос қабатты архитектура 26.66% дизайнынан дерлік көшірілген, бірақ p-TOPCon жағы 26.66% элементі тиіспеген үш реттеу тетігін енгізеді. Фронт жағының стратегиясы да мүлдем басқа. Ол 430 Ω/□ жоғары кедергілі бор эмиттерінен бас тартып, локализацияланған n-TOPCon саусақтарына ауысады. Бұл рекомбинацияны азайтудың екі түрлі тәсілі.
Gao K. және т.б. 26.34% мақаласын 26.66% жұмысының back-junction ілеспе зерттеуі ретінде қарастыруға болады. Екеуін бірге оқу 27% тиімділікке жету үшін не қажет екендігі туралы нақтырақ түсінік береді.
Gao, K. және т.б. «Бифасиалды туннельді оксид пассивациялайтын контактілер кремний және перовскит/кремний тандемді күн элементтері үшін жақсартылған тиімділікпен.» Nature Energy (2026). DOI: 10.1038/s41560-026-02007-8
26.34% элементінің артындағы үш сан
Бір қосылысты тиімділік: 26.34% 335.5 см² ауданда, Voc 743.2 мВ, FF 85.0% және Jsc 41.69 мА/см².
Тандемдік тиімділік: 32.73%, 1.68 эВ перовскитті жоғарғы ұяшықты қолдану арқылы. Тандемдік Voc 1.961 В-қа жетті, ал 2000 сағат MPP бақылауынан кейін бастапқы өнімділіктің 80% сақталды.
Құрылымдық анықтама: артқы қосылыс орналасуындағы алдыңғы локализацияланған n-TOPCon саусақтары, толық аумақты қос қабатты p-TOPCon артқы контактімен біріктірілген. Бұл әдетте алдыңғы бор эмитенті мен артқы n-TOPCon контактін қолданатын кәдімгі TOPCon-ның айналық инверсиясы болып табылады.
Артқы қос қабатты контакт: Бірдей қаңқа, бірақ үш түрлі процесс тетігі
26.66% артқы контакті қолданады: SiOx / аз легирленген n+ поли-Si / SiOx / қатты легирленген n+ поли-Si, допант ретінде фосформен.
26.34% артқы контакті қолданады: SiOx / 36 нм p+ поли-Si / SiOx / 90 нм p+ поли-Si, бор допингімен.
Екі құрылым да бірдей негізгі тізбекті ұстанады: төменгі SiOx, ішкі поли-Si, аралық SiOx және сыртқы поли-Si. Алайда p-TOPCon нұсқасы ұзақ уақыттан бері бар мәселемен күресуі керек.
p-TOPCon әрқашан пассивация мен контакт арасындағы ымыраға тап болды. Бор фосфорға қарағанда Si/SiO₂ интерфейсінде көбірек ақаулар тудыруы мүмкін, ал p+ поли-Si металдандыру тесік тасымалының шектеулері мен кәдімгі күміс пастасының p+ поли-Si-мен әлсіз әрекеттесуіне байланысты қиынырақ.
| Салыстыру элементі | 26.66% артқы контакт: толық аумақты n-TOPCon | 26.34% артқы контакт: толық аумақты p-TOPCon |
|---|---|---|
| Допант полярлығы | Фосфор, n+ | Бор, p+ |
| Ішкі / сыртқы поли-Si қалыңдығы | Шамамен 40 / 60 нм | 36 / 90 нм; қалың сыртқы қабат бор диффузиясы мен металдандыру үшін көбірек маржа береді |
| Аралық SiOx | Шамамен 1.5 нм, 620°C температурада термиялық тотықтырылған | Шамамен 1 нм, 650°C температурада in-situ термиялық тотығу арқылы түзілген; жұқа, себебі p+ жағында тесіктердің туннельдеуі қиынырақ. |
| Күйдіру | Алдыңғы талдауда 880–920°C диапазоны болжалды. | 1050°C температурада 30 секундтан артық алдын ала күйдіру, 98% кристалдылыққа жету және болжалды Voc 747 мВ-қа жеткізу. |
| Күміс пастасы | Сыртқы аморфты қабатпен жұптастырылған дәстүрлі паста, Ag енуін шектеу үшін. | 4 сал.% Na₂O/K₂O және ірі күміс ұнтағы бар сілтілі-металл-оксидті модификацияланған паста, контактілі кедергіні 0,55 мОм·см²-ге дейін төмендетеді. |
| Артқы морфология | Дәстүрлі артқы жылтырату | Тегістелген артқы жылтырату, себебі p-TOPCon беттік текстураға сезімтал және төмен J₀ қажет етеді. |
| Негізгі мақсат | Ag енуін бөгеу, пассивацияны сақтай отырып. | Ag енуін бөгеу, борға байланысты интерфейс ақауларын басу және p+ поли-Si металдануын жақсарту. |
Хабарланған процесс деректеріне 650°C температурада in-situ артқы тотығу, шамамен 1 нм аралық SiOx қабаты, 1 × 10²⁰ см⁻³ бор қоспасы, 1050°C алдын ала күйдіруден кейін 98% кристалдылық, 747 мВ болжалды Voc және ірі күміс ұнтағы бар сілтілі-металл модификацияланған пастаны қолдану арқылы 0,55 мОм·см² контактілі кедергі кіреді.
Бір детальды байқамай қалу оңай. Сыртқы p+ поли-Si қабатының қалыңдығы 90 нм, бұл n-TOPCon жағындағы шамамен 60 нм сыртқы қабаттан 50% қалың.
Бұл кездейсоқ ұлғайту емес. Бордың поли-Si-дегі ерігіштігі фосфорға қарағанда төмен, сондықтан қатты қосылған бөлік контактілі кедергіні азайту үшін көбірек қалыңдықты қажет етеді. Сонымен қатар, 1050°C алдын ала күйдіру кезеңі борды ішке қарай итереді. Қалың сыртқы қабат бордың еніп, төменгі SiOx қабатын зақымдауына жол бермеуге көмектеседі.
Бұл n-TOPCon стратегиясына қарама-қайшы, мұнда сыртқы қабат жұқа және аморфты болып қала алады.
Алдыңғы жағы: 430 Ω/□ стратегиясы локализациямен ауыстырылады
Алдыңғы зерттеуде қалған сұрақ: 430 Ω/□ жоғары кедергілі бор эмиттер стратегиясы саусақты n-TOPCon алдыңғы контактісіне әлі де қолданыла ма?
26.34% ұяшықтан алынған жауап анық: жоқ. Дизайн басқа жолға түседі.
26.66% ұяшықта кәдімгі бор диффузиялық фронт эмиттері қолданылады, беттік кедергісі 430 Ω/□. Шамамен 10 μm болатын жіңішке металл саусақтар әлсіз бүйірлік өткізгіштікті өтейді.
26.34% ұяшық кәдімгі фронт бор эмиттерін алып тастап, оны шамамен 210 μm ені бар үлгіленген n-TOPCon саусақтарымен ауыстырады, поли-Si тек металл-контакт аймақтарының астында қалады.
Сондықтан рекомбинацияны азайту механизмі жоғары беттік кедергі арқылы допант концентрациясын сұйылтудан поли-Si жабатын аумақты азайтуға өзгереді.
Текстура алдымен өзгертіледі. Озон және HF пирамида ұштарын дөңгелектеу үшін қолданылады. Бұл өткір текстура шыңдарының айналасындағы нашар пассивацияны және күміс паста коррозиясын азайтады.
LPCVD-ге градиентті термиялық өріс (GTF) енгізіледі. Раманның толық ені жартылай максимумда 8.4 см⁻¹ жетеді. Төмен мән жақсы кристалдылықты көрсетеді. Градиентті термиялық өріс бүйірлік және тік температура біркелкілігін жақсартады және n+ поли-Si кристалдылығын арттырады.
Фосфордың допинг деңгейі 3.3 × 10²⁰ см⁻³ жетеді. Бұл 26.66% артқы контактіде қолданылатын фосфор концентрациясынан шамамен бір реттік шамаға жоғары. Фронт n+ саусақтары толық аумақты пассивациядан гөрі өткізгіштікке арналған. Пассивация жұмысының көп бөлігін толық аумақты артқы p-TOPCon контакті атқарады.
Саусақ ені шамамен 210 μm. Поли-Si металдың астында қалады, ал контактісіз текстураланған аймақ жабылмай қалады. Бұл толық аумақты поли-Si контактімен салыстырғанда фронт жағындағы паразиттік жұтылуды айтарлықтай азайтады.
430 Ω/□ тәсілі бор эмиттері дәуіріне жатады. Саусақты n-TOPCon құрылымында рекомбинация локализацияланған поли-Si жабыны, дөңгелектелген бет текстурасы және GTF-LPCVD арқылы жақсартылған кристалдылықарқылы бақыланады, жай ғана беттік кедергіні арттыру арқылы емес.
Бұл 26.34% ұяшықтың 743.2 мВ Voc-қа қалай жеткенін түсіндіруге көмектеседі, бұл 26.66% ұяшық үшін хабарланған 744.6 мВ-ға жақын, сонымен қатар жоғары Jsc-ке қол жеткізеді. Локализацияланған фронт контакті толық аумақты фронт поли-Si құрылымында қалатын паразиттік жұтылуды азайтады.
Екі 26% апалы-сіңлілі дизайнды қатар салыстыру
Артқы қос қабатты SiOx/poly-Si контактілері
| Қабат немесе процесс | 26.66% n-TOPCon артқы жағы | 26.34% p-TOPCon артқы жағы | Айырмашылықтың негізгі себебі |
|---|---|---|---|
| Төменгі SiOx | Шамамен 1.3–1.6 нм, 620°C температурада O₂ ортасында түзілген | Шамамен 1.8 нм, 650°C температурада in situ түзілген | p-типті жағы бордың енуіне қарсы күштірек кедергіні қажет етеді, бірақ тесіктердің туннельдеуі қиынырақ |
| Ішкі poly-Si | Шамамен 40 нм, аздап фосформен қоспаланған және жоғары кристалды | 36 нм, аздап бормен қоспаланған | Бордың ерігіштігі төмен; жұқа ішкі қабат пассивацияны қолдай алады |
| Аралық SiOx | Шамамен 1.5 нм, 620°C температурада O₂ ортасында түзілген | Шамамен 1 нм, in situ түзілген | Туннельдеу p-типті жағында көбірек талап етеді, сондықтан аралық қабат тым қалың болмауы керек |
| Сыртқы poly-Si | Шамамен 60 нм, қатты фосформен қоспаланған және негізінен аморфты | 90 нм, қатты бормен қоспаланған | p+ poly-Si металдандыру қиынырақ, қалың қабат пен өзгертілген пастаны қажет етеді |
| Күйдіру | Шамамен 880–920°C | 1050°C алдын ала күйдіру, 98% кристалдылыққа жету | Бор жоғарырақ активтендіру температурасын қажет етеді, сонымен қатар процесс бормен байланысты интерфейс ақауларын бақылауы керек |
| Күміс пастасы | Аморфты сыртқы қабатпен үйлесетін дәстүрлі паста | 4 wt% сілтілік металл оксиді және өрескел күміс ұнтағы | p+ poly-Si металдандыру негізгі процесс кедергілерінің бірі болып қалады |
Алдыңғы жақты салыстыру
| Элемент | 26.66% алдыңғы жағы | 26.34% алдыңғы жағы |
|---|---|---|
| Құрылымы | Толық аумақты бормен диффузияланған эмиттер | Шамамен 210 мкм ені бар локализацияланған n-TOPCon саусақтары |
| Рекомбинацияны бақылау стратегиясы | Қоспаны сұйылту үшін жоғары беттік кедергі 430 Ω/□ | Дөңгеленген текстурамен үйлескен poly-Si жабынының азаюы |
| Беттік текстура | Дәстүрлі инверттелген пирамида текстурасы | Озон және HF өңделген дөңгеленген пирамидалар |
| Поли-Si тұндыру | Қолданылмайды | GTF-LPCVD, Раман FWHM 8.4 см⁻¹ |
| Допант | Бор | Фосфор 3.3 × 10²⁰ см⁻³ |
26% жоғары артқы контактіні дамыту туралы екі мақала не дейді
Біріктірілген хабарлама айтарлықтай тікелей.
25% деңгейінде назар оксид қабатының тесік мінез-құлқына аударылды. 26% деңгейінде даму қос қабатты SiOx/poly-Si құрылымдарына және металдандыру инженериясына ауысты. 26,3% жоғары болғанда, жолдар бөліне бастайды: n-TOPCon артқы контактілері бифациальды электрлік синергияны көздейді, ал p-TOPCon артқы контактілері жергілікті фронт саусақтары бар артқы түйісу орналасуына ауысады. Соңғысы ішінара BC-TOPCon архитектурасына жақын.
Күмістің енуін болдырмау үшін қолданылатын аралық SiOx қабаты екі қос қабатты артқы контактілі дизайнның ортақ ерекшелігі болып табылады. Алайда, p-TOPCon жағы үш қосымша мәселені шешуі керек:
Борды белсендіру, кристалдылықты арттыру және борға байланысты интерфейс мәселелерін басу үшін 1050°C алдын ала күйдіру қадамы қажет.
p+ poly-Si металдандыру қиындығын шешу үшін сілтілі металл оксидімен модификацияланған күміс пастасы қажет.
Артқы жағын жылтырату және тегістеу маңыздырақ болады, себебі p-TOPCon беттік текстураға және оның J₀ әсеріне сезімтал.
Бұл мәселелер 26,66% n-TOPCon дизайны үшін орталық болған жоқ. Қарапайым тілмен айтқанда, қос қабатты p-TOPCon контактісін өндіру оның n-TOPCon әріптесіне қарағанда қиынырақ, бірақ процесс бақыланғаннан кейін жоғары Voc әлеуетін ұсынуы мүмкін.
26,34% ұяшықтағы қос қабатты артқы p-TOPCon контактісі 747 мВ көзделген Voc жетті, бұл 26,66% дизайн үшін талқыланған жалпы көзделген Voc деңгейінен сәл жоғары.
Тікелей қолдануға болатын өндірістік желі параметрлері
Артқы жылтыратуды және тегістеуді жақсарту. p-TOPCon өндірістік желісі артқы жылтыратуды тек «жеткілікті жақсы» болуы керек процесс ретінде қарастырмауы керек. Тегістеу қос қабатты p-TOPCon контактісінің J₀-на n-TOPCon-қа қарағанда күшті әсер етеді.
Аралық SiOx қабатын шамамен 1 нм кезінде in situ қалыптастыру. 26,66% n-TOPCon құрылымында қолданылған 1,5 нм термиялық оксидті көшіру туннельдеуді азайтып, p-типті жағында FF-ге зиян келтіруі мүмкін.
1050°C алдын ала күйдіру сатысын енгізу. Бұл өңдеусіз бордың активтенуі және 98% кристалдылыққа қол жеткізу қиын, бұл 747 мВ кернеуін мүмкін емес етеді.
Сілтілік металл оксидімен модификацияланған күміс пастасын қолданыңыз. Хабарланған құрамда 4 сал.% Na₂O/K₂O және ірі күміс ұнтағы қолданылады. p-TOPCon жағы үшін 0,55 мОм·см² контактілі кедергі қиын мақсат болып табылады. Кәдімгі паста p+ контактінде тізбекті кедергінің күрт өсуіне әкелуі мүмкін.
Алдыңғы саусақ енін шамамен 210 мкм бақылаңыз. Лазерлік өрнектеу дәлдігі тар контактілі геометриямен қатар жүруі керек. Саусақ енін одан әрі азайту паразиттік сіңіруді азайтуы мүмкін, бірақ қос қабатты стекке лазерлік зақымдануды қайта бағалау қажет болады.
BC-TOPCon үшін келесі сұрақ
26,34% құрылымы, алдыңғы n-TOPCon саусақтары және толық аумақты қос қабатты p-TOPCon артқы контактісі бар, шын мәнінде BC-TOPCon-ның ішінара нұсқасы болып табылады.
Келесі логикалық қадам артқы p-TOPCon контактісін де локализациялау, артқы p-типті саусақтар мен n-типті саусақтарды аралас үлгіде орналастыру болар еді. Бұл нағыз BC-TOPCon құрылымын жасайды.
Бұл жаңа сұрақ тудырады. Локализацияланған артқы p-TOPCon контактісіндегі аралық SiOx қабаты таза SiO₂ болып қалуы керек пе, әлде оны OGO типті жолмен азотпен қосылған SiOx далалық пассивацияны күшейту үшін ауыстыру керек пе? Тағы бір нұсқа AlOx/SiOx стегі, алюминий оксидінің өріс эффектісін қос қабатты SiOx/poly-Si контактісімен бірге қолдану.
26,34% зерттеуі бұл мәселені зерттемеді, себебі оның артқы p-TOPCon контактісі толық аумақты болып қалды және локализацияланған өріс эффектілі пассивацияға тәуелді болмады. Дегенмен, артқы p-типті контакт саусақты болғаннан кейін, AlOx өріс эффектілі пассивациясы мен қос қабатты SiOx/poly-Si құрылымының комбинациясы келесі қадамның маңызды нұсқасына айналуы мүмкін.
Сондай-ақ тандемге қатысты процесс сұрағы бар. 32,73% тандемде қолданылатын төменгі элементтің алдыңғы беті текстураланған. 1-суреттегі модельдеулер екі жақты саусақ-TOPCon конфигурациясы толық аумақты екі жақты TOPCon құрылымына қарағанда жоғары тандемдік әлеуетке ие болуы мүмкін екенін көрсетеді.
Бірақ текстураланған алдыңғы бетте жергілікті n-TOPCon саусақтарымен фотолюминесценция біркелкілігін қалай бақылау керек? Шамадан тыс лазер энергиясы пирамида ұштарын жергілікті күйдіріп немесе тегістеуі мүмкін. Бұл дөңгелектенген пирамида өңдеуімен жасалған процестік терезенің бір бөлігін тұтынуы мүмкін.
Үш зерттеуде — 25,4% Das Solar элементінен 26,66% және 26,34% элементтеріне дейін — артқы контакт логикасы үш буыннан өтті: оксид тесіктерін бақылау, күміс енуіне қарсы қос қабатты қорғаныс және соңында сілтілі металмен модификацияланған металдандырумен біріктірілген қос қабатты p-TOPCon.
Ooitech көзқарасы
Мұндағы нақты кедергі — процестік терезе. p-TOPCon толық аймақты артқы контактіден жергілікті BC саусақтарына ауысқанда, контактілік кедергі, лазер зақымдануы, бор белсендіруі және өрістік эффект пассивациясы біріктірілген жүйе ретінде оңтайландырылуы керек. Жіңішке аралық SiOx қабаты FF-ті қорғауы мүмкін, бірақ ол күміс енуіне және бордан туындаған интерфейс зақымдануына қарсы маржаны азайтады. Келесі пайдалы нәтиже — бұл толық интеграция терезесін өндірістік өлшемді пластиналарда көрсететін нәтиже, тек шың тиімділік мәні емес.
