BC-TOPCon-тың соңғы артқы жағы шайқасы: Төменгі SiOx қабатын мұздатып ұстаңыз, ортаңғы қабатты AlOx/SiOx-пен аймақтаңыз
Мазмұны
Өнім туралы ақпарат
"Ескі Чжан, 26.34% алдыңғы саусақты және толық контактілі артқы p қос қабатты мақала — келесі қадам артқы p-ны да саусақ тәрізді ету, және бұл нағыз BC. Бірақ p-саусақ астындағы ортаңғы SiOx қабаты: 26.66-дағы таза SiOx-ты қалдырамыз ба, әлде өрістік эффект алу үшін AlOx/SiOx-қа ауыстырамыз ба?" Бұл сұрақ бүгін таңертең, 26.34% мақаланы өндіріс желісінің чатына жібергеннен кейін, BC жоба жігіттері қуалай бастағанда пайда болды.
Нағыз BC-TOPCon-да төменгі SiOx — пассивациялаушы пинхолдарды өсіретін — қол тигізуге болмайды. Бірақ "ортаңғы SiOx" қабаты, оның бастапқы міндеті Ag-ны бөгеу және тоқтату қабатын жұқарту болған, p-саусақтар локализацияланғаннан кейін аймақтар бойынша ойнатыла алады. Контактісіз аймақтар өрістік эффект алу үшін AlOx/SiOx-қа ауысады. Паста астындағы контакт аймақтары B диффузиясының жарылуын тоқтату үшін таза SiOx-ты сақтайды. Бұл бір ауыстыру — 26.34%-дан 27.6%+-ға дейінгі 1.3% абс секірісте артқы жақта жеуге болатын ең үлкен бөлік.
Техникалық Параметрлер
Біріншіден, үстелдегі екі 27%+ BC эталоны
Zheng, Z. et al. Maximizing carrier extraction in hybrid back-contact silicon solar cells. Nature (2026). https://doi.org/10.1038/s41586-026- (Бейжің технологиялық университеті + Golden Stone Energy, сертификатталған 27.62%)
LONGi HIBC, 28.13%, ISFH CalTeC 2026 сәуір (LONGi HIBC 2.0, HPBC бағыты, жаңа рекорд). HIBC 1.0 негізінде (Wang G. et al., Nature 647, 369–374, 2025, DOI:10.1038/s41586-025-09681-w, 27.81%) iPET + LIC-пен итерацияланған; мақала күтілуде, сертификат LONGi ресми сайтында.
| Көрсеткіш | JinKo 26.66% (екі жақты n-TOPCon) | BJUT + Golden Stone 27.62% (HBC) | LONGi HIBC 28.13% |
|---|---|---|---|
| Құрылымы | Алдыңғы бор + артқы n-TOPCon толық контактілі қос қабат | Алдыңғы a-SiOx + артқы p/n интердигитацияланған (HBC) | Алдыңғы HJT-P + артқы TOPCon-N саусақ (HIBC) |
| Voc (мВ) | 744.6 | 740 | — |
| Jsc (мА/см²) | ~41.2 болж. | 42.54 | — |
| FF (%) | 85.57 | 87.73 | — |
| Негізгі қадам | Қос қабатты SiOx/poly + Ag блокаторы | Градиентті B-қоспалы a-Si + O-қоспалы a-SiOx алдыңғы пассивация | Биполярлы гибридті пассивация (P-жағы a-Si:H + N-жағы poly) |
87.73% FF-ке назар аударыңыз. 26.66% тек 85.57% жетеді. 2% абсолютті FF айырмашылығын жалғыз "артқы қос қабат" өтей алмайды. Бұл артқы саусақ геометриясын оңтайландырудан, алдыңғы беттегі торсыз көлеңкелеуден және контакт рекомбинациясын 400-500 fA/см² деңгейіне түсіруден келеді (төменде толығырақ).
Техникалық артықшылықтар
p-саусақтар локализацияланғаннан кейін қос қабатты SiOx/poly қалай өзгереді
26.66% және 26.34% "қос қабаттар" толық контактілі артқы жақтар — poly бүкіл артқы бетті жабады, ортаңғы SiOx біртұтас қабат ретінде өтеді. Нақты BC артқы n және артқы p саусақ тәрізді еткенде, стек "жамылғыдан" "араласқанға" айналады және бұл екі логиканы қайта бөлу керек.
Төменгі SiOx (~1.x нм, туннель орны) — ешқашан қозғалмайды.
Бұл Das Solar тесік-пассивация мақаласының негізгі аймағы. Ол 10¹² см⁻² класындағы оттегі бар тесіктерді өсіреді, ал J₀-ді 2-4 fA/см² дейін түсіру осыған сүйенеді.
BC-де p-саусақ астындағы төменгі SiOx P емес, B-қоспалы poly-мен бетпе-бет келеді. B Si/SiO₂ интерфейсінде жоғары Dit-пен отырады, ал B сегрегациясы SiOx стехиометриясын бұзады. Сондықтан p-саусақ жағындағы төменгі SiOx n-саусақ жағынан сәл қалыңырақ болуы керек (+0.2-0.3 нм), B-ны белсендіру және кристалдылықты 98% жеткізу үшін 1050°C алдын ала күйдірумен (26.34% мақаласындағы базалық деңгей).
Ортаңғы SiOx (бастапқыда 1.5 нм, Ag-блокатор орны) — BC-де материал аймақтарға бөлінуі мүмкін.
Бұл негізгі айнымалы. 26.66/26.34-тегі ортаңғы қабат таза термиялық SiO₂, бір функциялы (Ag-ді блоктау + тоқтату қабатын жұқарту). Араласқан BC құрылымында p-саусақ аймағы толық контактіде болмаған екі жаңа қиындыққа тап болады.
Қиындық A: p-TOPCon жағы табиғи түрде өріс эффектісінде әлсіз. Si/SiO₂ интерфейсіндегі B-дан тұрақты заряд оң (n+ жағына қарама-қарсы). Таза SiOx p-жағына өріс эффектілі пассивация бермейді, сондықтан сыртқы AlOx қабатынан теріс заряд алуға тура келеді.
Қиындық B: Металл контактінің рекомбинациясы J₀,metal p-саусақ астындағы BC тиімділігінің төбесі болып табылады. Күміссіз BC бүгінде Al-контакт J₀,metal ~2400-2500 fA/cm² деңгейінде, бұл ~25.9% тиімділікке сәйкес келеді. 26.8% Ag-жүйесінің деңгейіне жету үшін J₀,metal мәнін 400-500 fA/cm² төмен басу керек.
Таза SiOx ортасы A-ны көтере алмайды. Барлығын AlOx/SiOx-ке ауыстыру басқа минаға басу болып табылады.
AlOx/SiOx туннель қабаты ретінде тұзақ, бірақ орта қабат ретінде ол кәмпит болуы мүмкін
Әдебиетте екі сценарий араласып кетеді және оларды бөліп ұстау керек.
Сценарий 1: AlOx төменгі SiOx орнына туннель қабаты ретінде тікелей ауыстырылады. Каурдың жұмысы (Solar Energy Materials 2021) бұл жерде ескертуші әңгіме болып табылады:
AlOx және AlOx/SiOx қос қабаттары туннель қабаттары ретінде таза SiOx-тен нашар пассивациялайды.
Механизм: AlOx/SiOx B диффузиясын айтарлықтай күшейтеді және P диффузиясын басады. B AlOx аймағындағы «резервуарға» жиналып, содан кейін c-Si-ге итеріледі — Auger рекомбинациясы мен B-O жұп ақауларының қос соққысы.
Сонымен қатар, Al AlOx-тен c-Si-ге диффузияланып, терең деңгейлерді құрайды, сондықтан SRH рекомбинациясы да артады.
Сондықтан төменгі SiOx-ті AlOx-ке мүлдем ауыстыруға болмайды — бұл 26.66/26.34 базалық сызықтарының қозғалмауының түпкі себебі және дәл сол себептен LONGi HIBC «P-жағы a-Si:H (HJT логикасы), N-жағы poly (TOPCon логикасы)» болып жұмыс істейді. P-жағы SiOx/poly құрылымын айналып өтіп, B-SiOx тұзағынан құтылу үшін HJT аморфты + сутегі жолымен жүреді.
Сценарий 2: AlOx/SiOx «орта» позицияда орналасады (туннельдеу жоқ, тек өріс эффектісі + Ag блокадасы). Бұл тек BC-ға арналған ойын:
Төменгі SiOx (1.x нм) таза термиялық SiO₂ болып қалады, пассивациялайтын пинхолдарды өсіреді.
Ішкі poly (p+, жоғары кристалдылық) үстінде, сыртқы poly (p++, металдандыру үшін қатты легирленген) астында таза SiOx ортасы (1-1.5 нм) орналасады.
Контактісіз аймақтарда (саусақтар арасында және пастадан алыс саусақ ішінде) орта ультра жұқа AlOx (2-4 нм) / SiOx (1 нм) стекіне ауысады. AlOx теріс тұрақты заряды ~10¹²-10¹³ см⁻² p-саусаққа өріс эффектісін береді және p-TOPCon жағының Dit мәнін төмендетеді.
Контактілі аймақтарда (паста ашылуының астында) орта таза SiOx болып қалады — Ag пастасы 700-800°C температурада күйдіріледі және AlOx 550°C жоғары температурада Si-H диссоциациясы кезінде тұрақсыз болатындықтан, AlOx-тің B диффузиясының жарылуына жол бермеу үшін.
Бұл "аймақталған орта" үшін әлі қоғамдық BC көлденең қима деректері жоқ, бірақ логикалық тізбек орындалады. a-SiOx:H/AlOx:H 6nm/12nm n-типті алдыңғы беттік пассивацияда аннелсіз τeff 5.1 мс береді, бұл AlOx c-Si-ге тікелей тимей (арасында a-SiOx немесе SiOx бар) өріс эффектісі мен химиялық пассивацияның бірлесіп жұмыс істейтінін көрсетеді. BC p-саусақтың контактісіз аймағы дәл осы жағдай: төменгі SiOx c-Si-ді бөледі, ортаңғы AlOx/SiOx ішкі полиді бөледі, AlOx ешқашан c-Si-ге тимейді, ал B диффузия жолы екі кедергімен — төменгі SiOx және ішкі полимен — бұғатталған, бұл AlOx-ты тікелей туннель қабаты ретінде қолданудан әлдеқайда қауіпсіз.
Өнімді қолдану
p-саусақты локализациялау үшін үш қолдаушы қадам (26.34-тен 27.6-ға өсім)
| Қадам | 26.34% базалық деңгей | BC p-саусақты локализациялау өсімі | Шешілген кедергі |
|---|---|---|---|
| Төменгі SiOx | Толық контакт 1.8 нм (p-TOPCon жағы) | p-саусақ астында 1.8→2.0 нм (анти-B пиннинг), n-саусақ астында 1.3-1.5 нм | B сегрегациясы SiOx-ты бұзады |
| Ортаңғы SiOx | Таза SiOx 1 нм (in-situ) | Аймақталған: контактісіз AlOx(3нм)/SiOx(1нм), контактілі таза SiOx 1 нм | Әлсіз p-жақ өріс эффектісі |
| Сыртқы поли | 90 нм p++, сілтілі-металл паста | p-саусақ астында лазерлік LCO ашу, тек AlOx/SiNx ашылады, поли/SiOx зақымданбайды (iVoc тұрақтылығы расталды) | J₀,metal 2400→400 |
| Аннел | 1050°C алдын ала аннел, 98% кристалдылық | Сол сияқты, бірақ p/n саусақ бірлескен аннел терезесі ымыраға келуі керек — P-жағы 880-920, B-жағы 1050, ~950-980°C ұзақ аннелде бөлінеді | Термиялық бюджет қақтығысы |
| Металлизация | Сілтілі-металл Ag паста (4wt% Na₂O/K₂O) | Күміссіз Al контакт немесе Ag-Al аралас паста, p-саусақ 700°C күйдіру J₀,metal ~2400, n-саусақ ~2500 бірдей жағдайда | Күміссіз + J₀,metal-ды 400-ге дейін қысу |
Бұл күміссіз BC деректері маңызды: LCO (лазерлік контакт ашу) кезінде iVoc әрең төмендейді және Raman аморфты сигналды көрсетпейді, бұл «терезені поли/SiOx пассивациясын бұзбай ашуға болатынын» дәлелдейді — бұл BC p-саусақ астындағы «контакт аймақтарында таза SiOx ортасын сақтау + LCO паста терезесі» процесінің негізі. Бірақ J₀,metal 2400 fA/cm² тек 25.9% тиімділікке сәйкес келеді. Ag-жүйесінің 26.8%-ына дейінгі 0.9% абсолютті айырмашылықты толығымен контакт рекомбинациясы жейді. Келесі секірістің кедергісі пассивация қабаты емес, металлизация.
Сонда 27%-ға соңғы секірісте артқы жағы шынымен не үшін күреседі?
Барлық төрт буынды қатар қойыңыз — Das 25.4 → JinKo 26.66 → JinKo 26.34 → Golden Stone 27.62 / LONGi 28.13:
25.4% буыны: артқы жағы төменгі SiOx-тің «тесік тұлғасы» үшін күресті (пассивация vs рекомбинация), LPCVD екі сатылы тотығу 10¹²-класты пассивациялаушы тесіктерді өсірді.
26.66% буыны: артқы жағы қос қабатты SiOx/poly + ортаңғы SiOx Ag блогы + лазерлік жұқарту үшін күресті, металлизация деградациясын және паразиттік жұтылуды шешті.
26.34% буыны: артқы p-TOPCon толық контактілі қос қабат + сілтілі металл пастасы + 1050°C алдын ала күйдіру, p-жағындағы B сегрегациясын және металлизацияны кемірді.
27.6%+ буыны (BC): артқы p/n интердигитацияланған, төменгі SiOx полярлық бойынша реттелген (p-жағы 2.0 / n-жағы 1.3) + аймақтық орта (өріс эффектісі үшін контактісіз AlOx/SiOx, контактілі таза SiOx) + пассивацияға зиян келтірмейтін LCO ашу + күміссіз/төмен Ag металлизация J₀,metal-ді 400-ге дейін қысады.
Бір парадоксалды шешім: 27%-дан жоғары, артқы жағындағы «өріс эффектісі + қос қабат комбинациясында» AlOx төменгі қабатқа кіре алмайды (туннель орны B диффузиясын жарып жібереді), тек ортаңғы контактісіз аймаққа ғана. Бұл PERC дәуіріндегі «теріс заряд алу үшін AlOx-ті тікелей c-Si-ге қоюдан» ең үлкен айырмашылық. BC құрылымы сізге «аймақтық орта» үшін орын береді (интердигитацияланған геометрия өз аймақтауын әкеледі). Толық контактілі TOPCon мұны ойнай алмайды. Бұл сонымен қатар 26.66/26.34-тің неге AlOx-ті ортаға ешқашан қоймағанын түсіндіреді — олар толық контактілі, орта тоқтату қабаты + Ag блогы ретінде қосарлануы керек, ал таза SiOx қауіпсіз.
BC пилоттық желісі алдымен нені сынай алады
p-саусақтың төменгі SiOx-ін 1.5-тен 1.8-2.0 нм-ге жылжытыңыз — LPCVD 620°C O₂ уақытын 30-50% қосыңыз, алдымен B сегрегациясының ECV профилін қараңыз.
«Екі таңдаулы» орта үлгілерін іске қосыңыз: A тобы таза SiOx 1.5 нм (26.66 базалық), B тобы контактісіз ALD AlOx 3нм / SiOx 1нм плюс контактілі таза SiOx 1.5 нм (LCO терезесінің туралануын дұрыс жасаңыз).
AlOx орналастыру үшін LCO лазерін баптаңыз — AlOx 355 нм-ге SiOx-қа қарағанда сезімтал, сондықтан терең-УК 4.8 эВ фотон "тек SiNx/AlOx ашу, poly/SiOx-қа зиянсыз" рецепті B-жақ және N-жақ дозалары үшін бөлек қайта калибрлеуді қажет етеді.
Металлизацияны Ag-Al аралас пастасына немесе толық Al-ге ауыстырыңыз, 700°C-та firing құлыптаңыз — базалық n/p J₀,metal 2400-2500 мәніне жету үшін шыны фриттасы, firing атмосферасы және контакт паттерн тығыздығы бірге бапталуы керек, 400-500-ге жету үшін.
BC металлизация тобына ашық сұрақтар
p-саусақ астындағы "аймақтық орта" өндірістік мүмкіндігі — ALD AlOx тек контактісіз аймаққа ғана қажет пе, әлде толық бетке жағып, LCO контакт аймағындағы AlOx-ты сыпырып тастау керек пе? Біріншісі маска қадамын қосады (BC қазірдің өзінде күрделі), екіншісі LCO лазерінің AlOx/SiOx қабатын сыпырып, төменгі SiOx-тың пассивациялайтын пинхолдарына зиян келтіру қаупін тудырады (тек AlOx/SiNx сыпыру poly/SiOx-қа зиянсыз екені тексерілген; AlOx/SiOx қабаты тексерілмеген).
Сондай-ақ, Golden Stone 27.62% "градиентті B-допталған a-Si + O-допталған a-SiOx алдыңғы пассивациясын" қолданды, P-жағы HJT логикасымен, TOPCon емес. HIBC (P-жағы HJT + N-жағы TOPCon) толық-TOPCon BC-ден (p-саусақ және n-саусақ poly/SiOx) ертерек 28% жетеді ме? LONGi 28.13% желісі HIBC жеңгенін көрсетеді, бірақ толық-TOPCon BC-дің құрылғы қарапайымдылығы (екі жақта poly, ортақ anneal) ұзақ мерзімді шығында жеңіске жетуі мүмкін. Бұл екі BC ішкі бағыты "пассивация шегі vs процесс күрделілігі" саудасында кездеседі.
Төрт мақала қатарынан (Das 25.4 → JinKo 26.66 → JinKo 26.34 → Golden Stone 27.62 / LONGi 28.13), және TOPCon-ның үш ұрпақтық артқы логикасы 25%→26%→27%+ толық аяқталды: пассивациялайтын пинхолдар → қос қабатты Ag блок + жұқарту → BC интердигитация + аймақтық орта + өріс эффектісі комбинациясы.
Ooitech көзқарасы
Аймақтық-орта идеясы ақылды, бірақ шынын айтқанда, қиын күрес сызба тақтасында емес, өндіріс желісінде. J₀,metal 2400-ден 400-ге түсіру LCO лазер дозасы, паста фриттасы және firing профилі әр саусақта, әр пластинада төзімділікті сақтауы керек — бұл жасуша физикасы сияқты модуль желісінің қайталану мәселесі. Индустрия толық-TOPCon BC немесе HIBC-ге алдымен жетсе де, процесс терезесі екі жағдайда да тарылады, сондықтан артқы қабаттағы метрология және термиялық бақылау нағыз қақпашыларға айналады. Модуль өндіріс желілерін салып немесе жаңартып жатқандар firing және ламination саудаларын Ooitech YouTube арнасынан көп үйрене алады www.youtube.com/ooitech.
