Vita ya Mwisho ya Nyuma ya BC-TOPCon: Weka SiOx ya Chini Imehifadhiwa, Gawa Safu ya Kati na AlOx/SiOx
Jedwali la Yaliyomo
Utangulizi wa Bidhaa
"Mzee Zhang, karatasi hiyo ya 26.34% ya mbele-n-finger na mguso kamili wa nyuma-p safu mbili — hatua inayofuata ni kufanya nyuma-p iwe finger-shaped pia, na hiyo ndiyo BC halisi. Lakini chini ya p-finger, safu hiyo ya kati ya SiOx: je, tunabaki na SiOx safi kutoka 26.66, au tunabadilisha na AlOx/SiOx kukopa field effect?" Swali hilo lilikuja asubuhi hii, mara tu baada ya kuweka karatasi ya 26.34% kwenye kikundi cha mazungumzo cha mstari wa uzalishaji, na wataalamu wa mradi wa BC wakaanza kukifuatilia.
Katika BC-TOPCon halisi, SiOx ya chini — ile inayokua pinholes za passivation — haiwezi kuguswa. Lakini safu ya "SiOx ya kati", ambayo kazi yake ya awali ilikuwa kuzuia Ag na kupunguza unene wa safu ya kusimamisha, inaweza kuchezwa kwa kanda mara tu p-fingers zinapokuwa za eneo maalum. Maeneo yasiyo ya mguso yanaenda kwa AlOx/SiOx kukopa field effect. Maeneo ya mguso, chini ya paste, yanabaki na SiOx safi kuzuia B diffusion kuharibu. Badiliko hilo moja ndilo kipande kikubwa zaidi unachoweza kula upande wa nyuma ndani ya kuruka kwa 1.3% abs kutoka 26.34% hadi 27.6%+.
Vigezo vya Kiufundi
Kwanza, viwango viwili vya 27%+ vya BC vilivyo mezani
Zheng, Z. et al. Maximizing carrier extraction in hybrid back-contact silicon solar cells. Nature (2026). https://doi.org/10.1038/s41586-026- (Beijing University of Technology + Golden Stone Energy, imethibitishwa 27.62%)
LONGi HIBC, 28.13%, ISFH CalTeC Apr 2026 (LONGi HIBC 2.0, njia ya HPBC, rekodi mpya iliyowekwa). Imejengwa kwenye HIBC 1.0 (Wang G. et al., Nature 647, 369–374, 2025, DOI:10.1038/s41586-025-09681-w, 27.81%) ikirudiwa na iPET + LIC; karatasi inasubiri, uthibitisho kwenye tovuti rasmi ya LONGi.
| Kipimo | JinKo 26.66% (bifacial n-TOPCon) | BJUT + Golden Stone 27.62% (HBC) | LONGi HIBC 28.13% |
|---|---|---|---|
| Muundo | Boron ya mbele + nyuma n-TOPCon mguso kamili safu mbili | Mbele a-SiOx + nyuma p/n interdigitated (HBC) | Mbele HJT-P + nyuma TOPCon-N finger (HIBC) |
| Voc (mV) | 744.6 | 740 | — |
| Jsc (mA/cm²) | ~41.2 est. | 42.54 | — |
| FF (%) | 85.57 | 87.73 | — |
| Hatua kuu | SiOx/poly ya tabaka mbili + kuzuia Ag | Upitishaji wa mbele wa a-Si yenye B-doped gradient + a-SiOx yenye O-doped | Upitishaji mseto wa bipolar (P-side a-Si:H + N-side poly) |
Angalia FF hiyo ya 87.73%. 26.66% inafikia 85.57% tu. Pengo hilo la 2% abs FF si kitu ambacho "tabaka mbili za nyuma" pekee zinaweza kulifidia. Linatokana na uboreshaji wa jiometri ya vidole vya nyuma, kivuli cha uso wa mbele bila gridi, na kupunguza mchanganyiko wa mawasiliano hadi kiwango cha 400-500 fA/cm² (zaidi hapa chini).
Faida za Kiufundi
Jinsi SiOx/poly ya tabaka mbili inavyobadilika pindi vidole vya p vinapowekwa maalum
Zote 26.66% na 26.34% "tabaka mbili" zina nyuso za nyuma za mawasiliano kamili — poly inafunika uso wote wa nyuma, SiOx ya kati inaendesha kama karatasi moja inayoendelea. Mara tu BC halisi inapofanya vidole vya nyuma vya n na p kuwa vya umbo la vidole, mkusanyiko unabadilika kutoka "blanketi" hadi "interdigitated," na mantiki hizo mbili zinapaswa kugawanywa upya.
SiOx ya chini (~1.x nm, eneo la handaki) — haisogei kamwe.
Hii ni eneo la nyumbani la karatasi hiyo ya Das Solar ya upitishaji wa pinhole. Inakua pinholes zenye oksijeni za darasa la 10¹² cm⁻², na kusukuma J₀ chini hadi 2-4 fA/cm² kunategemea hii.
Katika BC, SiOx ya chini chini ya kidole cha p inakabiliwa na poly yenye B-doped, si P. B inakaa na Dit ya juu kwenye kiolesura cha Si/SiO₂, na mgawanyiko wa B unaharibu stoichiometry ya SiOx. Kwa hiyo SiOx ya chini upande wa kidole cha p inapaswa kuwa nene kidogo kuliko upande wa kidole cha n (+0.2-0.3 nm), na pre-anneal ya 1050°C kuamsha B na kuvuta crystallinity hadi 98% (msingi ambao karatasi ya 26.34% inatoa).
SiOx ya kati (awali 1.5 nm, eneo la kuzuia Ag) — katika BC, nyenzo inaweza kugawanywa katika maeneo.
Hii ndiyo variable kuu. Ya kati katika 26.66/26.34 ni SiO₂ ya joto safi, yenye kazi moja (kuzuia Ag + kupunguza safu ya kusimamisha). Chini ya muundo wa BC wa interdigitated, eneo la kidole cha p linakabiliwa na pointi mbili mpya za maumivu ambazo mawasiliano kamili hayakuwahi kukabiliana nazo.
Pointi ya maumivu A: Upande wa p-TOPCon ni dhaifu kwa asili kwenye athari ya shamba. Chaji isiyobadilika kutoka kwa B kwenye kiolesura cha Si/SiO₂ ni chanya (kinyume cha upande wa n+). SiOx safi haitoi upitishaji wa athari ya shamba upande wa p, kwa hiyo lazima ukope chaji hasi kutoka kwa mkusanyiko wa nje wa AlOx.
Pointi ya maumivu B: Muunganisho wa chuma recombination J₀,metal chini ya p-finger ni kikomo cha ufanisi wa BC. BC isiyo na fedha leo iko kwenye Al-contact J₀,metal ~2400-2500 fA/cm², sambamba na ~25.9% ufanisi. Ili kufikia kiwango cha 26.8% cha mfumo wa Ag, lazima usukume J₀,metal chini ya 400-500 fA/cm².
SiOx ya kati safi haiwezi kushughulikia A. Kubadilisha kitu kizima hadi AlOx/SiOx kunakanyaga mtego mwingine.
AlOx/SiOx kama safu ya handaki ni mtego, lakini kama safu ya kati inaweza kuwa pipi
Matukio mawili yanachanganywa katika fasihi na lazima yatenganishwe.
Tukio la 1: AlOx inachukua nafasi ya SiOx ya chini moja kwa moja kama safu ya handaki. Kazi ya Kaur (Solar Energy Materials 2021) ni hadithi ya onyo hapa:
AlOx na safu mbili za AlOx/SiOx kama safu za handaki hupunguza ubora wa passivation kuliko SiOx safi.
Utaratibu: AlOx/SiOx huongeza kwa kiasi kikubwa uenezaji wa B na hukandamiza uenezaji wa P. B hujilimbikiza kwenye "hifadhi" katika eneo la AlOx kisha kusukuma ndani ya c-Si — mlipuko mara mbili wa Auger recombination pamoja na kasoro za jozi za B-O.
Zaidi ya hayo, Al hutawanyika kutoka AlOx hadi c-Si na kuunda viwango vya kina, hivyo SRH recombination pia huongezeka.
Kwa hiyo SiOx ya chini kabisa haiwezi kubadilishwa kwa AlOx — hiyo ndiyo sababu kuu ya viwango vya msingi vya 26.66/26.34 kutohama, na ndiyo sababu LONGi HIBC inaendesha "P-side na a-Si:H (mantiki ya HJT), N-side na poly (mantiki ya TOPCon)." P-side inaepuka tu usanidi wa SiOx/poly na inachukua njia ya HJT amorphous + hydrogen ili kukwepa mtego wa B-SiOx.
Tukio la 2: AlOx/SiOx iko katika nafasi ya "kati" (hakuna tunneling, tu athari ya shamba + kuzuia Ag). Hii ni mchezo wa BC pekee:
SiOx ya chini (1.x nm) inabaki SiO₂ ya joto safi, inakua pinholes za passivation.
Juu ya poly ya ndani (p+, crystallinity ya juu), chini ya poly ya nje (p++, iliyopakwa kwa metallization) iko SiOx ya kati safi (1-1.5 nm).
Katika maeneo yasiyo ya mawasiliano (kati ya vidole, na ndani ya vidole mbali na paste), kati hubadilishwa hadi mkusanyiko wa AlOx nyembamba sana (2-4 nm) / SiOx (1 nm). Malipo hasi ya kudumu ya AlOx ~10¹²-10¹³ cm⁻² hutoa p-finger athari ya shamba na kushinikiza Dit ya p-TOPCon-side chini.
Katika maeneo ya mawasiliano (chini ya ufunguzi wa paste), kati inabaki SiOx safi — ili kuzuia AlOx kuruhusu mlipuko wa uenezaji wa B wakati wa firing (Ag paste huwaka kwa 700-800°C, na AlOx inakuwa isiyo imara juu ya 550°C wakati Si-H inapotengana).
Hakuna data ya umma ya sehemu ya BC kwenye hii "kanda ya kati" bado, lakini mlolongo wa mantiki unashikilia. a-SiOx:H/AlOx:H kwa 6nm/12nm kwenye n-type front-surface passivation tayari inaendesha τeff 5.1 ms bila anneal, ambayo inasema AlOx haigusi moja kwa moja c-Si (na a-SiOx au SiOx katikati) inaruhusu field effect na kemikali passivation kushirikiana. Eneo la BC p-finger lisilo la mguso ni hali hiyo hasa: SiOx ya chini inatenganisha c-Si, AlOx/SiOx ya kati inatenganisha poly ya ndani, AlOx haigusi c-Si kamwe, na njia ya uenezaji wa B imefungwa na vizuizi viwili, SiOx ya chini pamoja na poly ya ndani — salama zaidi kuliko AlOx kama safu ya moja kwa moja ya tunnel.
Matumizi ya Bidhaa
Hatua tatu za kuunga mkono za ujanibishaji wa p-finger (ongezeko la 26.34 hadi 27.6)
| Hatua | 26.34% msingi | Ongezeko la ujanibishaji wa BC p-finger | Kizuizi kilichoshughulikiwa |
|---|---|---|---|
| SiOx ya chini | Mguso kamili 1.8 nm (upande wa p-TOPCon) | 1.8→2.0 nm chini ya p-finger (anti-B pinning), 1.3-1.5 nm chini ya n-finger | Utengano wa B unaharibu SiOx |
| SiOx ya kati | SiOx safi 1 nm (in-situ) | Kanda: AlOx(3nm)/SiOx(1nm) isiyo ya mguso, mguso SiOx safi 1 nm | Field effect dhaifu ya upande wa p |
| Poly ya nje | 90 nm p++, alkali-metal paste | Ufunguzi wa Laser LCO chini ya p-finger, unafungua tu AlOx/SiNx bila kuumiza poly/SiOx (iVoc imethibitishwa imara) | J₀,metal 2400→400 |
| Anneal | 1050°C pre-anneal, 98% crystallinity | Sawa, lakini dirisha la p/n finger co-anneal lazima lilingane — P-side 880-920, B-side 1050, split kwa ~950-980°C anneal ndefu | Mgongano wa bajeti ya joto |
| Metallization | Alkali-metal Ag paste (4wt% Na₂O/K₂O) | Mguso wa Al usio na fedha au paste mchanganyiko wa Ag-Al, p-finger 700°C firing J₀,metal ~2400, n-finger ~2500 hali sawa | Bila fedha + bonyeza J₀,metal hadi 400 |
Data hiyo ya BC isiyo na fedha ni muhimu: baada ya LCO (ufunguzi wa mawasiliano ya laser) iVoc haishuki sana na Raman haionyeshi ishara ya amorphous, ikithibitisha "kufungua dirisha bila kuvunja upitishaji wa poly/SiOx" linawezekana — huo ndio msingi wa mchakato wa "kuweka SiOx safi katikati katika maeneo ya mawasiliano + dirisha la LCO paste" chini ya p-finger ya BC. Lakini J₀,metal 2400 fA/cm² inalingana tu na ufanisi wa 25.9%. Pengo hilo la 0.9% kabisa kwa mfumo wa Ag wa 26.8% linamezwa kabisa na muunganisho wa mawasiliano. Kikwazo cha hatua inayofuata si safu ya upitishaji, ni metallization.
Kwa hiyo ni nini upande wa nyuma unapigania hasa katika hatua hiyo ya mwisho kufikia 27%?
Panga vizazi vyote vinne — Das 25.4 → JinKo 26.66 → JinKo 26.34 → Golden Stone 27.62 / LONGi 28.13:
Kizazi cha 25.4%: upande wa nyuma ulipigania "tabia ya pinhole" ya SiOx ya chini (upitishaji dhidi ya muunganisho), uoksidishaji wa hatua mbili wa LPCVD ukikua pinhole za upitishaji za daraja la 10¹².
Kizazi cha 26.66%: upande wa nyuma ulipigania SiOx/poly ya safu mbili + kizuizi cha Ag cha SiOx katikati + kupunguza unene kwa laser, kutatua uharibifu wa metallization na ufyonzaji wa parasitic.
Kizazi cha 26.34%: p-TOPCon ya nyuma ya mawasiliano kamili ya safu mbili + paste ya alkali-metal + pre-anneal ya 1050°C, ikitafuna upande wa p B segregation na metallization.
Kizazi cha 27.6%+ (BC): p/n ya nyuma iliyounganishwa kwa njia mbadala, SiOx ya chini iliyorekebishwa kwa polarity (p-side 2.0 / n-side 1.3) + katikati ya kanda (AlOx/SiOx isiyo ya mawasiliano kwa athari ya shamba, SiOx safi ya mawasiliano) + ufunguzi wa LCO bila kuumiza upitishaji + metallization isiyo na fedha/ya chini ya Ag ikikandamiza J₀,metal hadi 400.
Uamuzi mmoja usio na mantiki: juu ya 27%, katika "mchanganyiko wa athari ya shamba + safu mbili" ya upande wa nyuma, AlOx haiwezi kwenda chini (eneo la tunnel hulipua uenezaji wa B), tu katika eneo la kati lisilo la mawasiliano. Hiyo ndiyo tofauti kubwa zaidi na enzi ya PERC ya "AlOx moja kwa moja kwenye c-Si kukopa malipo hasi." Muundo wa BC unakupa nafasi ya "katikati ya kanda" (jiometri ya interdigitated inaleta kanda yake). TOPCon ya mawasiliano kamili haiwezi kucheza hii. Hiyo pia inaelezea kwa nini 26.66/26.34 hawakuweka AlOx katikati — wao ni mawasiliano kamili, katikati lazima iwe stop layer + kizuizi cha Ag, na SiOx safi ni salama zaidi.
Ni nini mstari wa majaribio wa BC unaweza kujaribu kwanza
Hamisha SiOx ya chini ya p-finger kutoka 1.5 hadi 1.8-2.0 nm — ongeza 30-50% ya muda wa O₂ wa LPCVD 620°C, angalia kwanza wasifu wa ECV wa B segregation.
Endesha sampuli za "chaguo mbili" za katikati: Kundi A SiOx safi 1.5 nm (msingi wa 26.66), Kundi B ALD AlOx 3nm / SiOx 1nm isiyo ya mawasiliano pamoja na SiOx safi ya mawasiliano 1.5 nm (pata upatanishi wa dirisha la LCO sawa).
Sahihisha laser ya LCO ili kukidhi AlOx — AlOx ni nyeti zaidi kwa 355 nm kuliko SiOx, kwa hiyo mapishi ya photon ya deep-UV 4.8 eV "fungua SiNx/AlOx tu bila kuumiza poly/SiOx" yanahitaji kusawazishwa upya kwa dozi za B-side na N-side kando.
Badilisha metallization kuwa mchanganyiko wa Ag-Al au Al kamili, weka firing kwa 700°C — J₀,metal ya msingi ya n/p 2400-2500 inahitaji glass frit + angahewa ya firing + msongamano wa muundo wa mawasiliano vyote kusawazishwa pamoja kufikia 400-500.
Maswali wazi kwa timu ya metallization ya BC
Uwezekano wa utengenezaji wa "kati ya kanda" chini ya p-finger — je, ALD AlOx tu kwenye eneo lisilo la mawasiliano inahitaji mask, au unaweka uso mzima na kuruhusu LCO kufagia AlOx ya eneo la mawasiliano? Ya kwanza inaongeza hatua ya mask (BC tayari ni ngumu), ya pili ina hatari ya laser ya LCO kufagia mkusanyiko wa AlOx/SiOx na kuumiza SiOx ya chini inayopitisha pinholes (kufagia AlOx/SiNx tu kulithibitishwa kutokuwa na madhara kwa poly/SiOx; mkusanyiko wa AlOx/SiOx haukuthibitishwa).
Pia, 27.62% ya Golden Stone ilitumia "gradient B-doped a-Si + O-doped a-SiOx front passivation," na P-side kwenye mantiki ya HJT badala ya TOPCon. Je, HIBC (P-side HJT + N-side TOPCon) itafikia 28% mapema kuliko full-TOPCon BC (poly kwenye p-finger na n-finger)? Mstari wa 28.13% wa LONGi unaonekana HIBC ilishinda, lakini unyenyekevu wa kifaa cha full-TOPCon BC (poly kwenye pande zote N na P, anneal ya pamoja) inaweza kurudisha kwa gharama ya muda mrefu. Njia hizi mbili za BC zitagongana baadaye kuhusu biashara ya "passivation ceiling vs process complexity".
Karatasi nne mfululizo (Das 25.4 → JinKo 26.66 → JinKo 26.34 → Golden Stone 27.62 / LONGi 28.13), na mantiki ya kizazi cha tatu cha TOPCon kutoka 25%→26%→27%+ imekamilika: passivating pinholes → double-layer Ag block + kupunguza unene → BC interdigitation + kati ya kanda + mchanganyiko wa field-effect.
Maoni ya Ooitech
Wazo la kati ya kanda ni la busara, lakini kwa uaminifu vita ngumu zaidi iko kwenye mstari wa uzalishaji, si kwenye ubao wa kuchora. Kusukuma J₀,metal kutoka 2400 hadi 400 kunamaanisha dozi ya laser ya LCO, frit ya paste, na maelezo ya firing yanapaswa kushikilia uvumilivu kwenye kila finger, wafer baada ya wafer — na hilo ni tatizo la kurudia kwa mstari wa moduli kama vile fizikia ya seli. Iwe tasnia itaweka full-TOPCon BC au HIBC kwanza, dirisha la mchakato linapungua kwa njia zote, kwa hiyo metrology na udhibiti wa joto kwenye mkusanyiko wa nyuma vinakuwa walinzi halisi. Watu wanaojenga au kuboresha mstari wa uzalishaji wa moduli wanaweza kujifunza mengi ya biashara hizi za firing na lamination kwenye kituo cha YouTube cha Ooitech kwa www.youtube.com/ooitech.
