Zaidi ya Ufanisi wa 26.3%, Ni Nini Kilichobaki Kuboresha Nyuma? Mawasiliano ya Nyuma ya aina ya n-Type Yatafuta Ushirikiano wa Bifacial, Wakati Mawasiliano ya Nyuma ya p-Type Yanasonga Kuelekea Nyuma
Jedwali la Yaliyomo
Zaidi ya Ufanisi wa 26.3%, Ni Nini Kilichobaki Kuboresha Nyuma?
“Lao Zhang, seli ya 26.66% ilitumia muundo kamili wa p-type TOPCon nyuma. Katika karatasi ya 26.34%, mbele ilibadilishwa kuwa vidole vya n-TOPCon vilivyojanibishwa, wakati nyuma ikawa mawasiliano ya p-TOPCon ya eneo lote. Je, mkusanyiko wa SiOx/poly-Si wa safu mbili bado ni sawa?”
Hilo lilikuwa swali la ufuatiliaji kutoka kwa timu yetu ya mchakato baada ya kumaliza kujadili seli ya 26.66% jana.
Muundo wa msingi wa safu mbili ya nyuma karibu umechukuliwa kutoka muundo wa 26.66%, lakini upande wa p-TOPCon unaleta vitu vitatu vya kurekebisha ambavyo seli ya 26.66% haikugusa. Mkakati wa upande wa mbele pia ni tofauti kabisa. Unahama kutoka kwa emitter ya boroni ya upinzani wa juu ya 430 Ω/□ na kuelekea vidole vya n-TOPCon vilivyojanibishwa. Hizi ni njia mbili tofauti sana za kupunguza recombination.
Karatasi ya 26.34% ya Gao K. et al. inaweza kuonekana kama utafiti wa dada wa back-junction wa kazi ya 26.66%. Kusoma zote mbili pamoja kunatoa picha wazi zaidi ya kile kinachohitajika kufikia ufanisi wa 27%.
Gao, K. et al. “Bifacial tunnel oxide passivating contacts for silicon and perovskite/silicon tandem solar cells with improved efficiency.” Nature Energy (2026). DOI: 10.1038/s41560-026-02007-8
Nambari Tatu Nyuma ya Seli ya 26.34%
Ufanisi wa pamoja wa kiunganishi kimoja: 26.34% kwenye 335.5 cm², na Voc ya 743.2 mV, FF ya 85.0% na Jsc ya 41.69 mA/cm².
Ufanisi wa tandem: 32.73%, kwa kutumia seli ya juu ya perovskite ya 1.68 eV. Voc ya tandem ilifikia 1.961 V, wakati 80% ya utendaji wa awali ilibaki baada ya saa 2,000 za ufuatiliaji wa MPP.
Ufafanuzi wa muundo: vidole vya mbele vya n-TOPCon vilivyowekwa ndani katika mpangilio wa kiunganishi cha nyuma, pamoja na mawasiliano ya nyuma ya p-TOPCon ya safu mbili ya eneo kamili. Hii kimsingi ni ubadilishaji wa kioo wa TOPCon ya kawaida, ambayo kwa kawaida hutumia emitter ya boroni ya mbele na mawasiliano ya nyuma ya n-TOPCon.
Mawasiliano ya Nyuma ya Safu Mbili: Mfupa Huo Huo, lakini Vitufe Tatu Tofauti vya Mchakato
Mawasiliano ya nyuma ya 26.66% hutumia SiOx / n+ poly-Si iliyopunguzwa doping / SiOx / n+ poly-Si iliyoongezwa doping, na fosforasi kama dopant.
Mawasiliano ya nyuma ya 26.34% hutumia SiOx / p+ poly-Si kwa 36 nm / SiOx / p+ poly-Si kwa 90 nm, na doping ya boroni.
Miundo yote miwili inafuata mlolongo huo wa msingi: SiOx ya chini, poly-Si ya ndani, SiOx ya kati na poly-Si ya nje. Toleo la p-TOPCon, hata hivyo, linapaswa kushughulikia tatizo la muda mrefu.
p-TOPCon daima imekabiliana na biashara ya passivation-dhidi-ya-mawasiliano. Boroni inaweza kuzalisha kasoro nyingi kwenye kiolesura cha Si/SiO₂ kuliko fosforasi, wakati metallization ya p+ poly-Si ni ngumu zaidi kwa sababu ya mapungufu ya usafirishaji wa mashimo na mwingiliano dhaifu kati ya paste ya fedha ya kawaida na p+ poly-Si.
| Kipengele cha kulinganisha | Mawasiliano ya nyuma ya 26.66%: n-TOPCon ya eneo kamili | Mawasiliano ya nyuma ya 26.34%: p-TOPCon ya eneo kamili |
|---|---|---|
| Polarity ya dopant | Fosforasi, n+ | Boroni, p+ |
| Unene wa poly-Si wa ndani / nje | Takriban 40 / 60 nm | 36 / 90 nm; safu ya nje yenye unene zaidi hutoa nafasi zaidi kwa usambaaji wa boroni na metallization |
| SiOx ya kati | Takriban 1.5 nm, iliyooksidishwa kwa joto la 620°C | Takriban 1 nm, iliyoundwa kwa uoksidishaji wa joto wa ndani kwa 650°C; nyembamba kwa sababu tunnelling ya mashimo tayari ni ngumu zaidi upande wa p+ |
| Kuchoma | Inakadiriwa kiwango cha 880–920°C katika uchambuzi wa awali | Kuchoma kabla kwa 1050°C kwa zaidi ya sekunde 30, kufikia 98% ya ukristali na kusukuma Voc iliyodokezwa hadi 747 mV |
| Paste ya fedha | Paste ya kawaida, iliyounganishwa na safu ya nje ya amofasi ili kupunguza kupenya kwa Ag | Pasta iliyobadilishwa kwa oksidi ya alkali-metal yenye 4 wt% Na₂O/K₂O na poda ya fedha yenye ukali, ikipunguza upinzani wa mgusano hadi 0.55 mΩ·cm² |
| Muundo wa nyuma | Ung'arishaji wa kawaida wa nyuma | Ung'arishaji wa nyuma uliopangwa kwa sababu p-TOPCon ni nyeti zaidi kwa muundo wa uso na unahitaji J₀ ya chini |
| Lengo kuu | Zuia kupenya kwa Ag huku ukihifadhi upitishaji | Zuia kupenya kwa Ag, kukandamiza kasoro za kiolesura zinazohusiana na boroni na kuboresha uwekaji wa metali wa p+ poly-Si |
Data ya mchakato iliyoripotiwa inajumuisha uoksidishaji wa nyuma wa ndani kwa 650°C, safu ya kati ya SiOx ya takriban 1 nm, uwekaji wa boroni wa 1 × 10²⁰ cm⁻³, fuwele ya 98% baada ya kuongeza joto mapema kwa 1050°C, Voc iliyodokezwa ya 747 mV, na upinzani wa mgusano wa 0.55 mΩ·cm² kwa kutumia pasta iliyobadilishwa kwa alkali-metal yenye poda ya fedha yenye ukali.
Kuna undani mmoja ambao ni rahisi kukosa. Safu ya nje ya p+ poly-Si ina unene wa 90 nm, 50% nene kuliko safu ya nje ya takriban 60 nm inayotumika kwenye upande wa n-TOPCon.
Hii si ongezeko la kiholela. Boroni ina umumunyifu mdogo wa kigumu katika poly-Si kuliko fosforasi, kwa hivyo sehemu iliyojaa dopant nyingi inahitaji unene zaidi ili kupunguza upinzani wa mgusano. Wakati huo huo, hatua ya kuongeza joto mapema kwa 1050°C husukuma boroni ndani. Safu ya nje yenye unene zaidi husaidia kuzuia boroni kupenya na kuharibu safu ya chini ya SiOx.
Hiyo ni kinyume cha mkakati wa n-TOPCon, ambapo safu ya nje inaweza kubaki nyembamba na isiyo na fuwele nyingi.
Upande wa Mbele: Mkakati wa 430 Ω/□ Unabadilishwa na Uwekaji wa Maeneo Maalum
Swali lililoachwa na utafiti wa awali lilikuwa kama mkakati wa emitter ya boroni yenye upinzani wa juu wa 430 Ω/□ bado ungetumika kwa mgusano wa mbele wa n-TOPCon wenye vidole.
Jibu kutoka kwa seli ya 26.34% ni wazi: hapana. Muundo unahamia kwenye njia tofauti.
Seli ya 26.66% inatumia emitter ya mbele ya boroni iliyotawanywa ya kawaida yenye upinzani wa karatasi wa 430 Ω/□. Vidole vyembamba vya chuma vya takriban 10 μm hulipa fidia upitishaji dhaifu wa upande.
Seli ya 26.34% inaondoa emitter ya mbele ya boroni ya kawaida na kuibadilisha na vidole vya n-TOPCon vilivyopangwa takriban 210 μm kwa upana, vikiacha poly-Si tu chini ya maeneo ya mgusano wa metali.
Kwa hivyo, utaratibu wa kupunguza muunganisho upya unabadilika kutoka kupunguza mkusanyiko wa dopant kupitia upinzani wa juu wa karatasi hadi kupunguza eneo linalofunikwa na poly-Si.
Muundo hubadilishwa kwanza. Ozoni na HF hutumika kuzungusha ncha za piramidi. Hii inapunguza upitishaji duni na kutu ya fedha-paste karibu na vilele vya texture kali.
Sehemu ya joto ya gradient, au GTF, inaanzishwa katika LPCVD. Upana wa nusu ya kilele cha Raman unafikia 8.4 cm⁻¹. Thamani ya chini inaonyesha fuwele bora. Sehemu ya joto ya gradient inaboresha usawa wa joto wa upande na wima na kuongeza fuwele ya n+ poly-Si.
Uwekaji wa fosforasi unafikia 3.3 × 10²⁰ cm⁻³. Hii ni takriban mara kumi zaidi kuliko mkusanyiko wa fosforasi unaotumika katika mawasiliano ya nyuma ya 26.66%. Vidole vya mbele vya n+ vimeundwa kwa ajili ya upitishaji badala ya upitishaji wa eneo lote. Kazi nyingi ya upitishaji inafanywa na mawasiliano ya nyuma ya p-TOPCon ya eneo lote.
Upana wa kidole ni takriban 210 μm. Poly-Si inabaki chini ya chuma, wakati eneo la texture lisilo la mawasiliano linaachwa wazi. Hii inapunguza kwa kiasi kikubwa ufyonzwaji wa vimelea vya upande wa mbele ikilinganishwa na mawasiliano ya poly-Si ya eneo lote.
Mbinu ya 430 Ω/□ ni ya enzi ya emitter ya boroni. Katika muundo wa n-TOPCon wenye vidole, udhibiti wa recombination unafanywa kupitia ufuniko wa poly-Si wa eneo maalum, texture ya uso iliyozungushwa na fuwele iliyoboreshwa kutoka GTF-LPCVD, badala ya kuongeza tu upinzani wa karatasi.
Hii inasaidia kueleza jinsi seli ya 26.34% inavyofikia Voc ya 743.2 mV, karibu na 744.6 mV iliyoripotiwa kwa seli ya 26.66%, huku pia ikipata Jsc ya juu zaidi. Mawasiliano ya mbele ya eneo maalum hukata ufyonzwaji wa vimelea ambao ungebaki katika muundo wa poly-Si wa mbele wa eneo lote.
Ulinganisho wa Kando kwa Kando wa Miundo Miwili ya Dada ya 26%
Mawasiliano ya Nyuma ya SiOx/poly-Si ya Tabaka Mbili
| Tabaka au mchakato | 26.66% n-TOPCon nyuma | 26.34% p-TOPCon nyuma | Sababu kuu ya tofauti |
|---|---|---|---|
| SiOx ya chini | Takriban 1.3–1.6 nm, iliyoundwa katika O₂ kwa 620°C | Takriban 1.8 nm, iliyoundwa in situ kwa 650°C | Upande wa p unahitaji kizuizi kikali zaidi dhidi ya kupenya kwa boroni, ingawa tunnelling ya shimo ni ngumu zaidi |
| poly-Si ya ndani | Takriban 40 nm, yenye fosforasi kidogo na fuwele ya juu | 36 nm, iliyopakwa boroni kidogo | Boroni ina umumunyifu mdogo wa kigumu; safu ya ndani nyembamba bado inaweza kusaidia upitishaji |
| SiOx ya kati | Takriban 1.5 nm, iliyoundwa katika O₂ kwa 620°C | Takriban 1 nm, iliyoundwa papo hapo | Upitishaji unahitaji zaidi upande wa p-type, kwa hivyo safu ya kati haiwezi kuwa nene sana |
| Poly-Si ya nje | Takriban 60 nm, iliyopakwa fosforasi nyingi na hasa isiyo na fuwele | 90 nm, iliyopakwa boroni nyingi | Uwekaji wa metali kwenye p+ poly-Si ni mgumu zaidi, unahitaji safu nene na paste iliyobadilishwa |
| Kuchoma | Takriban 880–920°C | Kupasha joto kabla kwa 1050°C, kufikia 98% ya fuwele | Boroni inahitaji joto la juu zaidi la kuamsha, wakati mchakato lazima pia udhibiti kasoro za kiolesura zinazohusiana na boroni |
| Paste ya fedha | Paste ya kawaida pamoja na safu ya nje isiyo na fuwele | 4 wt% oksidi ya metali ya alkali pamoja na unga wa fedha mbaya | Uwekaji wa metali kwenye p+ poly-Si bado ni mojawapo ya vikwazo vikuu vya mchakato |
Ulinganisho wa Upande wa Mbele
| Kipengee | 26.66% upande wa mbele | 26.34% upande wa mbele |
|---|---|---|
| Muundo | Emitter iliyopakwa boroni ya eneo lote | Vidole vya n-TOPCon vilivyojanibishwa takriban 210 μm kwa upana |
| Mkakati wa kudhibiti muunganisho upya | Upinzani wa juu wa karatasi wa 430 Ω/□ ili kupunguza upakaji | Kupunguza kifuniko cha poly-Si pamoja na muundo wa uso wa mviringo |
| Muundo wa uso | Muundo wa kawaida wa piramidi iliyogeuzwa | Piramidi za mviringo zilizotibiwa kwa ozoni na HF |
| Uwekaji wa poly-Si | Haifai | GTF-LPCVD yenye Raman FWHM ya 8.4 cm⁻¹ |
| Kipaji | Boroni | Fosforasi kwa 3.3 × 10²⁰ cm⁻³ |
Nini Makala Mbili Zinasema Kuhusu Maendeleo ya Mawasiliano ya Nyuma Zaidi ya 26%
Ujumbe wa pamoja ni wazi kabisa.
Katika kiwango cha 25%, lengo lilikuwa tabia ya pinhole ya safu ya oksidi. Katika kiwango cha 26%, maendeleo yalielekea kwenye miundo ya safu mbili ya SiOx/poly-Si na uhandisi wa metallization. Juu ya 26.3%, njia zinaanza kugawanyika: mawasiliano ya nyuma ya n-TOPCon yanafuata ushirikiano wa umeme wa pande mbili, wakati mawasiliano ya nyuma ya p-TOPCon yanaelekea kwenye mpangilio wa back-junction na vidole vya mbele vya ndani. Ya mwisho tayari iko karibu na usanifu wa sehemu ya BC-TOPCon.
Safu ya kati ya SiOx inayotumika kuzuia kupenya kwa fedha ni kipengele cha pamoja cha miundo yote miwili ya mawasiliano ya nyuma ya safu mbili. Upande wa p-TOPCon, hata hivyo, lazima utatue matatizo matatu ya ziada:
Hatua ya awali ya kupasha joto kwa 1050°C inahitajika kuamsha boroni, kuongeza ukristali na kukandamiza matatizo yanayohusiana na boroni kwenye kiolesura.
Pasta ya fedha iliyobadilishwa na alkali-metal-oxide inahitajika kushughulikia metallization ngumu ya p+ poly-Si.
Kusafisha na kulainisha upande wa nyuma kunakuwa muhimu zaidi kwa sababu p-TOPCon ni nyeti zaidi kwa texture ya uso na athari yake kwenye J₀.
Masuala haya hayakuwa ya msingi katika muundo wa 26.66% n-TOPCon. Kwa ufupi, mawasiliano ya p-TOPCon ya safu mbili ni magumu zaidi kutengeneza kuliko yale ya n-TOPCon, lakini yanaweza kutoa uwezo wa juu wa Voc mara tu mchakato unapodhibitiwa.
Mawasiliano ya nyuma ya p-TOPCon ya safu mbili katika seli ya 26.34% yalifikia Voc iliyodokezwa ya 747 mV, juu kidogo kuliko kiwango cha jumla cha Voc iliyodokezwa kilichojadiliwa kwa muundo wa 26.66%.
Vigezo vya Mstari wa Uzalishaji Vinavyoweza Kutumika Moja kwa Moja
Boresha kusafisha na kulainisha upande wa nyuma. Mstari wa uzalishaji wa p-TOPCon haupaswi kuchukulia kusafisha nyuma kama mchakato unaohitaji tu kuwa "wa kutosha." Ulainishaji una ushawishi mkubwa kwenye J₀ ya mawasiliano ya p-TOPCon ya safu mbili kuliko inavyofanya kwa n-TOPCon.
Tengeneza safu ya kati ya SiOx in situ kwa takriban 1 nm. Kunakili oksidi ya joto ya 1.5 nm inayotumika katika muundo wa 26.66% n-TOPCon kunaweza kupunguza tunnelling na kudhuru FF kwenye upande wa p-type.
Tambulisha hatua ya awali ya kupasha joto kwa 1050°C. Bila matibabu haya, uamshaji wa boroni na ukristali wa 98% ni vigumu kufikia, na kufanya Voc iliyodokezwa ya 747 mV isiwezekane.
Tumia pasta ya fedha iliyobadilishwa na alkali-metal-oxide. Uundaji ulioripotiwa hutumia 4 wt% Na₂O/K₂O na poda ya fedha isiyo laini. Upinzani wa mawasiliano wa 0.55 mΩ·cm² ni lengo gumu kwa upande wa p-TOPCon. Pasta ya kawaida inaweza kusababisha upinzani wa mfululizo kuongezeka kwa kasi kwenye mawasiliano ya p+.
Dhibiti upana wa kidole cha mbele takriban 210 μm. Usahihi wa upangaji wa leza lazima uendane na jiometri nyembamba ya mawasiliano. Kupunguza upana wa kidole zaidi kunaweza kupunguza upotevu wa kunyonya tena, lakini uharibifu wa leza kwenye safu ya mara mbili unahitaji kutathminiwa upya.
Swali Linalofuata kwa BC-TOPCon
Muundo wa 26.34%, wenye vidole vya n-TOPCon vya mbele na mawasiliano ya nyuma ya p-TOPCon ya safu mbili ya eneo kamili, kwa kweli ni sehemu ya BC-TOPCon.
Hatua inayofuata ya kimantiki itakuwa kuweka mawasiliano ya nyuma ya p-TOPCon katika maeneo maalum, kupanga vidole vya p vya nyuma na vidole vya n kwa muundo wa kuingiliana. Hilo lingeunda muundo halisi wa BC-TOPCon.
Hili linaibua swali jipya. Je, safu ya kati ya SiOx katika mawasiliano ya nyuma ya p-TOPCon ya eneo maalum inapaswa kubaki SiO₂ safi, au inapaswa kubadilishwa na SiOx iliyotiwa nitrojeni kwa njia ya aina ya OGO ili kuimarisha upitishaji wa shamba? Chaguo jingine litakuwa mchanganyiko wa AlOx/SiOx, kwa kutumia athari ya shamba ya oksidi ya alumini pamoja na mawasiliano ya safu mbili ya SiOx/poly-Si.
Utafiti wa 26.34% haukuchunguza suala hili kwa sababu mawasiliano yake ya nyuma ya p-TOPCon yalibaki eneo kamili na hayakutegemea upitishaji wa shamba wa eneo maalum. Hata hivyo, mara tu mawasiliano ya p ya nyuma yanapokuwa ya vidole, mchanganyiko wa upitishaji wa shamba wa AlOx na muundo wa safu mbili ya SiOx/poly-Si unaweza kuwa chaguo kubwa la hatua inayofuata.
Pia kuna swali la mchakato linalohusiana na tandem. Kiini cha chini kilichotumiwa katika tandem ya 32.73% kina uso wa mbele wenye muundo wa nafasi. Uigaji katika Kielelezo 1 unaonyesha kwamba usanidi wa vidole vya pande mbili za TOPCon unaweza kuwa na uwezo mkubwa wa tandem kuliko muundo wa TOPCon wa pande mbili wa eneo kamili.
Lakini udhibiti wa usawa wa photoluminescence unapaswa kufanywaje kwenye uso wa mbele wenye muundo wa nafasi na vidole vya n-TOPCon vya eneo maalum? Nishati nyingi ya leza inaweza kuchoma au kulainisha ncha za piramidi. Hiyo inaweza kutumia sehemu ya dirisha la mchakato lililoundwa na matibabu ya piramidi iliyozungushwa.
Katika tafiti tatu—kutoka seli ya 25.4% ya Das Solar hadi seli za 26.66% na 26.34%—mantiki ya mawasiliano ya nyuma imepitia vizazi vitatu: Udhibiti wa mashimo ya oksidi, ulinzi wa safu mbili dhidi ya kupenya kwa fedha, na hatimaye p-TOPCon ya safu mbili pamoja na metallization iliyobadilishwa kwa alkali-metal.
Maoni ya Ooitech
Dirisha la mchakato ndilo kikwazo kikubwa hapa. Mara tu p-TOPCon inapohama kutoka kwa mawasiliano ya nyuma ya eneo kamili hadi kwenye vidole vya BC vilivyojanibishwa, upinzani wa mawasiliano, uharibifu wa laser, uanzishaji wa boroni na passivation ya athari ya shamba itabidi viboreshwe kama mfumo mmoja uliounganishwa. Safu nyembamba ya kati ya SiOx inaweza kulinda FF, lakini pia inaacha nafasi ndogo dhidi ya kupenya kwa fedha na uharibifu wa kiolesura unaosababishwa na boroni. Matokeo yanayofuata muhimu yatakuwa yale yanayoonyesha dirisha hili kamili la ujumuishaji kwenye wafer za ukubwa wa uzalishaji, si tu thamani ya kilele cha ufanisi.
