BC ұяшық технологиясының жол картасы: құрылымнан процеске

TOPCon, IBC, TBC, HBC және HIBC әдетте аббревиатуралардың шежіре ағашы ретінде тізіледі. Оларды мәселелер тізбегі ретінде оқыған дұрыс: әрбір бағыт алдыңғысы шешілмеген нақты шығын қалдырғандықтан өмір сүреді және әрқайсысы қиындықты басқа жерге жылжытады.

PV ұяшық технологиясы · Артқы контактілі бағыттар · Jerry, Ooitech

1. TOPCon: Алдымен пассивациялық контактіні дұрыс жасаңыз

TOPCon пассивациялық контактіні құру үшін ультра жұқа кремний оксиді қабатын және легирленген поликремний қабатын пайдаланады. SiOx қабықшасы интерфейстік пассивацияны өңдейді; легирленген поликремний тасымалдаушыны таңдамалы тасымалдауды өңдейді. Оксид қалыңдығы, поликремний легирлеу концентрациясы және күйдіру рецепті — үш тетік, және олар бірге контактідегі рекомбинацияны төмендетіп, тасымалдау шығынын төмен ұстайды.

Шешілетін мәселе — контактілік рекомбинация. Кремнийге тікелей тиетін дәстүрлі металл контактісі күшті интерфейстік рекомбинация тудырады. Пассивацияны тасымалдаушы селективтілігінен бөлу арқылы TOPCon жоғары ашық тізбек кернеуіне жетеді. Алайда ол алдыңғы металл торды жоймайды, сондықтан алдыңғы жақтың көлеңкеленуі сақталады.

1-сур.: Көміртегімен легирленген ішкі поликремний пассивациялық контактісі, сол жақта құрылым және оң жақта тұндыру шарттары бойынша алынған iVoc, J0s және өмір сүру уақыты деректері. 2025 жылы жарияланған жұмыс беттік қанығу ток тығыздығын 0.5 fA/cm² төмен түсіріп, құрылымды артқы контактілі қолданбалармен байланыстырды.

2. IBC: Алдыңғы металды артқа жылжытыңыз

IBC түбегейлі құрылымдық өзгеріс жасайды: n-типті және p-типті контактілердің екеуі де артқы жаққа жылжиды. Ұяшықтың алдыңғы жағында металл тор мүлдем жоқ, бұл алдыңғы бетті оптикалық басқару мен пассивация дизайны үшін босатады. Алдыңғы металдың жарықты аз кедергілеуімен пластинаға кіретін фотондар саны артады және қысқа тұйықталу тогының өсу мүмкіндігі көбейеді.

Шығын артқы жақта пайда болады. Дәстүрлі ұяшық екі полярлықты әртүрлі беттерде бөлетін жерде, IBC бір бетте n-типті және p-типті контактілерді кезектестіріп, оларды электрлік оқшаулап, содан кейін екеуін де металдандыруы керек. Контакт ені, n/p аралығы, полярлық шекарасы, контакт кедергісі және тор геометриясы — барлығы бір жазықтықта байланысқан айнымалыларға айналады.

2-сур.: Жеңілдетілген POLO-IBC стегі. 2026 жылы өндірістік жабдықпен M2 өлшемді пластиналарда жасалған POLO-IBC ұяшықтары 24.5 пайыз сертификатталған тиімділікке жетті. Шығын талдауы алдыңғы беттік пассивацияны, n-типті поликремний аймағына күміс контактісіндегі рекомбинацияны және алюминий аймағындағы рекомбинация мен контакт кедергісін негізгі нысаналар ретінде көрсетті.

3. TBC: TOPCon артқы контактілі құрылымға енеді

TBC — алдыңғы екеуінің бірігуі: TOPCon пассивациялық контактіні береді, IBC артқы контактілі архитектураны береді. Нәтижесінде n-типті және p-типті пассивациялық контактілер артқы жақта қалыптасады, ал алдыңғы жақ металдан бос қалады.

Артықшылық мұрагерліктен келеді. TBC TOPCon өндіріске енгізген материалдық және процестік жұмысқа негізделеді. Қалған қиындық нақты: p-типті пассивациялық контакт. Оның интерфейстік рекомбинациясы мен контактілік мінез-құлқы ұяшық кернеуі мен толтыру коэффициентіне тікелей әсер етеді, бұл оны оңтайландыру деталі емес, шешуші элемент етеді.

3-сур.: TBC құрылымы мен аймақ диаграммасы (a, b) тиімділік-потенциал карталарымен (c, d). Құрылғы параметрлерінің 2025 жылғы симуляциялық зерттеуі пластина сапасы, беттік пассивация, p-типті контакт және артқы құрылым бірлесіп оңтайландырылғанда TBC 28 пайызға жақын тиімділік потенциалына ие деген қорытындыға келді.

Неғұрлым маңызды TBC зерттеулері құрылым туралы емес, процесс туралы. Егер өндіруші TOPCon-нан жетілген poly-Si/SiOx пассивациялық стегін қайта пайдаланып, тек артқы жақты өрнектеу мен металдандыруды қайта өңдей алса, BC желісі мен қолданыстағы TOPCon желісі арасындағы қашықтық айтарлықтай қысқарады. Сондықтан TBC жұмысы контакт стегінің өзінен контакт өнімділігіне, өрнектеу тізбегіне және металдандыруға қарай ауысты.

4-сур.: TBC прекурсорына арзан бірлескен диффузиялық жол, LPCVD i-TOPCon қалыптастырудан екі деңгейлі бірлескен диффузия, лазерлік оқшаулау, артқы масканы жою және пассивация арқылы. Бір жылулық бюджеті бар екі деңгейлі диффузия қадам саны мен жылулық әсерді басқарылатын ұстайды.

4. HBC: Гетероқосылыс жағынан дәл сол идея

TBC артқы контактіге TOPCon арқылы енеді. HBC кремний гетероқосылысы арқылы енеді: SHJ пассивациялық контактіні береді, IBC артқы контактілі құрылымды береді, және екі полярлық та артқы жақта қалады.

SHJ контактісін ішкі және легирленген аморфты кремнийден құрайды, бұл жоғары интерфейстік пассивация сапасын қамтамасыз етеді. IBC-нің алдыңғы жақтық пайдасымен біріккенде, HBC күшті кернеу және ток потенциалына ие. LONGi 2024 жылы Германиядағы ISFH сертификаттаған 27.30 пайыздық HBC ұяшығын хабарлады.

5-сур.: Полярлық шекарасы ерекшеленген HBC стегі (a) және аймақ аудандарымен екі артқы орналасу (b, c). Электронды-селективті және тесікті-селективті аймақтар арасындағы алшақтық тар, және ондағы рекомбинация гетероқосылыстың жанама әсері емес, өз алдына шығын механизмі болып табылады.

Сондықтан HBC оңтайландыруы гетероқосылыспен тоқтамайды. n-типті және p-типті контактілер артқы жақта қатар орналасқандықтан, олардың арасындағы полярлық шекарасы толтыру коэффициентіне кедергі жасайтын жеке рекомбинация көзіне айналады. 2025 жылғы зерттеу осы шекараны арнайы талдады, және бұл жалпы BC мәселесінің ең айқын көріністерінің бірі: бір бетке қанша функцияны сыйдырсаңыз, олардың арасындағы интерфейстер сонша маңызды болады.

5. HIBC: Бір ұяшықта әртүрлі пассивациялық контактілер

TBC және HBC әрқайсысы бір контакт жүйесіне міндеттеме алады. HIBC басқа сұрақ қояды: егер әртүрлі пассивациялық контактілердің күштері әртүрлі болса, оларды бір артқы беттің әртүрлі аймақтарына әр аймақтың қажеттілігіне қарай тағайындауға бола ма?

2025 жылы Nature журналында жарияланған жауап иә болды. HIBC бір артқы бетте жоғары температуралы полиморфты кремний туннельдік контактісін төмен температуралы гетероқосылыс контактісімен біріктіреді және p-типті контактіде тасымалдауды жергілікті күшейту үшін лазерлік өңдеуді қолданады. Нәтиже 87,55 пайыз толтыру коэффициентінде 27,81 пайыз конверсия тиімділігі болды.

6-сурет: HIBC құрылғы нәтижелері, соның ішінде лазермен өңделген аймағы бар қабат стекі (a), легирлеу профилі (b), лазерлік өңдеумен және онсыз тиімділік пен толтыру коэффициентінің таралуы (c, d), эквиваленттік схема және көлденең қима (f), және J-V қисығы (g). Назар аударыңыз: сөздік қоры "қай құрылым жеңеді" дегеннен "қай аймаққа не қажет" дегенге өзгерді.

Тұжырымдамалық қадам саннан маңыздырақ. BC артқы бетінде бірнеше функционалдық аймақ бар және бұл аймақтардың пассивацияға, тасымалдаушы селективтілігіне, контакт кедергісіне және металдауға қойылатын талаптары бірдей емес. HIBC бүкіл ұяшыққа бір контакт технологиясын қолданудың орнына контактілерді аймақ бойынша конфигурациялайды. Бұл басқа дизайн философиясы және дәл осы жерде жол картасы саты болудан қалады.

6. Құрылымдық инновациядан процестік ынтымақтастыққа

Бес бағытты бір жолға қойсаңыз, заңдылық анық: әр қадам рекомбинация немесе оптикалық мәселені шешіп, келесі қадамға өндірістік мәселе тапсырады.

Тиімділік неғұрлым жоғары болса, артқы бет соғұрлым күрделі және процесс терезесі соғұрлым тар. n-типті контактілер, p-типті контактілер, полярлық шекаралар, металл торлар және жергілікті саңылаулардың барлығы бір уақытта төзімділік шегінде болуы керек. Олардың кез келгеніндегі өлшемдік ауытқу немесе процесс тербелісі контакт кедергісі, рекомбинация шығыны немесе ток жинаудың нашарлауы ретінде көрінеді. Бұл "құрылымдық инновациядан процестік ынтымақтастыққа" деген сөз тіркесінің мәні: тиімділік көшбасшылығы енді бірнеше байланысқан процестерді бір уақытта тұрақты ұстауға байланысты.

7. Металдау: Тиімділік пен күмісті бірге оңтайландыру керек

BC металдауы алдыңғы жақты басудың масштабталған нұсқасы емес. Екі полярлық та артқы бетте, сондықтан тор токты шектеулі аумақта жинауы керек, сонымен бірге көршілес қарама-қарсы полярлық аймақтар арасында электрлік оқшаулауды сақтауы керек. Саусақ ені, саусақ қадамы, шина, контакт тақташасы және контакт ауданы әрқайсысы өнімділікке әсер етеді және олар өзара әрекеттеседі.

7-сурет: TBC ұяшығы үшін артқы металдау параметрлері. Саусақ геометриясы, шина орналасуы, қосылатын шиналар және тақташа өлшемдері тәуелсіз таңдаулар емес; әрқайсысы сериялық кедергіні басу дәлдігі мен күміс тұтынуына қарсы салыстырады.

TBC тор дизайнының 2026 жылғы зерттеуі осы параметрлерді жүйелі түрде талдап, ұяшық тиімділігі мен күміс пастасының тұтынуын бір оңтайландыру шеңберіне қойды, саусақ енін, саусақ қадамын, шинаны, контакт тақташасын және нөлдік шина орналасуларын қамтиды. Практикалық қорытынды: BC металдауын бір уақытта төрт осьте оңтайландыру керек: контакт кедергісі, сериялық кедергі, басу дәлдігі және күміс тұтынуы.

8-сурет: Әртүрлі шина саны үшін және тақташаға негізделген және нөлдік шина (ZBB) орналасулары үшін тиімділікке қарсы күміс пастасы тұтынуы. Қисықтар жазықтайды, яғни тиімділіктің соңғы өсімдері күмісте барған сайын қымбаттайды, ал орналасу таңдауы бүкіл қисықты жылжытады, ондағы бір нүктені емес.

Дәл осы жерде зерттеу сатып алуға ұқсай бастайды. Күміс өндіріс көлемімен масштабталатын қайталанатын шығын, ал паста тұтынуының үлкен өсімімен тиімділіктің оннан екі пайызын сатып алатын тор дизайны сол тиімділікке үнемді басумен жететін дизайннан өзгеше коммерциялық ұсыныс болып табылады.

8. Арзан IBC: Ағыннан литографияны алып тастау

IBC өндірістік күрделілігі әрқашан индустрияландырудың негізгі мәселесі болды. Артқы бетте кезектесетін n-типті және p-типті аймақтарды қалыптастыру дәстүрлі түрде фотолитография мен лазерлік қадамдарға сүйенеді, ал әрбір қосымша қадам жабдықты, цикл уақытын және шығынды қосады.

9-сурет: Экранмен басылған диффузиялық бөгеттерге негізделген екі литографиясыз IBC ағыны, алдыңғы қалқымалы эмиттерді немесе алдыңғы беттік өрісті қолданады. Екеуі де жаңа процесс платформаларына емес, ұяшық желілерінде қазірдің өзінде стандартты жабдыққа сүйенеді.

2026 жылғы зерттеу толығымен экранмен басылған, литографиясыз және лазерсіз IBC бағытын көрсетті, селективті бор мен фосфор диффузиясына қол жеткізу үшін өрнектелген SiNx диффузиялық бөгетін қолданып, ұяшықты жетілген өндірістік жабдықта аяқтап, 19 пайыз деңгейіндегі IBC ұяшықтарына жетті. Тақырыптық сан әдейі әсерлі емес. Жұмыс жауап беретін нәрсе — IBC қазірдің өзінде бар жабдықта азырақ процесс қадамдарымен салынуы мүмкін бе, және бұл сұрақ жабдыққа инвестиция мен өндіріс құны үшін тағы бір зертханалық рекордтан маңыздырақ.

Металдау жұмысымен қатар оқығанда, бағыт дәйекті: шекара енді "бұл құрылым 28 пайызға жете ала ма" емес, "бұл құрылым өндірістік масштабта қызмет көрсетіліп, жеткізіле алатын құралдарда азырақ қадамдармен қайталанатын түрде өндіріле ала ма".

9. Бұл жабдықты таңдау үшін нені білдіреді

Егер кедергі құрылымнан процеске ауысса, онда маңызды жабдық шешімдері де сонымен бірге ауысқан. BC желісін анықтамас бұрын олардың төртеуін салмақтауға тұрарлық.

Бұл сондай-ақ бағыттардың бір зауыт үшін бәсекелеспейтіндігінің себебі. TBC TOPCon процесінің жетілуін мұра етеді және қазірдің өзінде поли-Si желілерін іске қосып жатқан өндірушілерге сәйкес келеді. HBC гетероқосылыс мүмкіндігі барларға сәйкес келеді. HIBC бүгін сатып алуға болатын желі конфигурациясы емес, аймақ бойынша дизайн философиясы. Ал төмен күрделіліктегі IBC литографияға негізделген ағынды құрмай-ақ артқы байланысты қалайтын өндірушілерге бағытталған. Таңдау сіздің қазірдің өзінде не іске қосып жатқаныңызға байланысты.

Жиі қойылатын сұрақтар

IBC, TBC және HBC арасындағы айырмашылық неде?

Үшеуі де артқы байланыс құрылымдары, яғни екі полярлық та артқы жағында, ал алдыңғы жағында металл тор жоқ. Олар байланыстың қалай қалыптасатынымен ерекшеленеді. IBC — негізгі архитектура. TBC артқы байланыстарын TOPCon-ның SiOx/поли-Si пассивациялық байланысын пайдаланып қалыптастырады. HBC оларды меншікті және легирленген аморфты кремнийден жасалған кремний гетероқосылыс байланыстарын пайдаланып қалыптастырады.

HIBC деген не?

Гибридті интердигитацияланған артқы байланыс. Бүкіл артқы бетке бір байланыс технологиясын қолданудың орнына, HIBC әр аймаққа қажетті нәрсеге сәйкес әртүрлі артқы аймақтарға әртүрлі байланыс түрлерін тағайындайды, жоғары температуралы полислиций туннельдік байланысын төмен температуралы гетероқосылыс байланысымен біріктіреді және p-типті байланысты жергілікті күшейту үшін лазерлік өңдеуді пайдаланады. 2025 жылғы Nature нәтижесі 87,55 пайыз толтыру коэффициентінде 27,81 пайыз тиімділік болды.

Неліктен полярлық шекара мәселе болып табылады?

Өйткені екі полярлық бір бетте бір-бірінің жанында орналасқан. Электронды таңдамалы аймақ тесік таңдамалы аймақпен кездесетін жерде, сол шекарадағы рекомбинация қосымша жоғалту жолы ретінде әрекет етеді және толтыру коэффициентін төмендетеді. Бұл екі байланысты бір бетке жинаудың тікелей салдары және HBC оңтайландыруы гетероқосылыстың өзінде тоқтай алмайтынының себебі.

BC ұяшықтары қанша күміс пайдаланады?

Тор дизайны таза электрлік емес, тиімділік пен тұтыну мәселесі ретінде қарастырылатындай жеткілікті. Соңғы TBC тор зерттеулері саусақ енін, саусақ қадамын, шина мен төсем өлшемдерін күміс паста тұтынуымен бірге оңтайландырады, ал нөлдік шина орналасулары арнайы бағаланады, өйткені олар сол сауда-саттықты жай ғана бойлап жылжытпай, оны жылжытады.

IBC-ны литографиясыз өндіруге бола ма?

Иә, және бұл белсенді зерттеу бағыты. 2026 жылғы зерттеу селективті бор мен фосфор диффузиясы үшін үлгіленген SiNx диффузиялық бөгетін пайдаланатын толығымен экранмен басылған, литографиясыз және лазерсіз IBC бағытын көрсетті, жетілген өнеркәсіптік жабдықта құрылған және 19 пайыз деңгейіндегі тиімділікке жетті. Жұмыстың мақсаты рекордтық тиімділік емес, процесті жеңілдету.

Жаңа зауыт қай бағытты жоспарлауы керек?

Ең жоғары жарияланған тиімділіктен емес, қазірдің өзінде бар процесс базасынан бастаңыз. TBC TOPCon поли-Si желілерін іске қосып жатқан өндіруші үшін ең қысқа қадам, өйткені ол сол пассивациялық стекті қайта пайдаланады. HBC гетероқосылыс мүмкіндігін талап етеді. Төмен күрделіліктегі IBC литографияға негізделген ағынсыз артқы байланысты қалайтын өндірушілерге сәйкес келеді. Жарияланған тиімділік рейтингі мен практикалық кіру құны әртүрлі реттіліктер.

Қорытынды ойлар

Бес бағытты бес бәсекелес өнім ретінде емес, бір үздіксіз мәселе шешу тізбегі ретінде түсінген дұрыс. TOPCon байланыс рекомбинациясын шешті және алдыңғы көлеңкені орнында қалдырды. IBC алдыңғы металды алып тастады және қиындықты артқы жаққа жылжытты. TBC және HBC әрқайсысы сол артқы жақ үшін әртүрлі байланыс жүйесін ұсынады. HIBC артқы жақты бір бет ретінде қарастыруды тоқтатып, оны аймақ бойынша конфигурациялайды. Олардың барлығына ортақ нәрсе — шектеу енді құрылым диаграммасы емес: бұл металдау экономикасы, шет және шекара сапасы, процесс қадамының саны және бір уақытта бірнеше байланысқан процестерді тұрақты ұстау қабілеті. Егер сіз BC немесе TOPCon форматты желісін жоспарлап жатсаңыз, бізге мақсатты ұяшық форматын, байланыс схемасын және модуль форматын айтыңыз, біз оған сәйкес кесу, тізбектеу және тексеру конфигурациясын әзірлейміз.