Jinsi Hatua Moja ya Laser Ililazimisha Pasta ya Fedha ya Mbele Kubadilisha Damu Yake

Utangulizi

Kabla ya 2024, kuweka fedha kwa mbele ya TOPCon ilikuwa karibu yote iliyochanganywa na alumini. Alumini ilisaidia kuchoma kupitia tabaka za dielectric, ilisaidia kupunguza upinzani wa mawasiliano, na kila mtu alikuwa akiitumia vizuri. Kisha LECO ilionekana na picha nzima ikabadilika. Kuweka fedha isiyo na alumini ilichukua uongozi karibu usiku mmoja, na kuweka iliyochanganywa na alumini ikashuka hadi nafasi ya kusaidia. Baada ya hapo, kila mtu aliingia kwa undani katika mwelekeo usio na alumini, wakisaga fomula za kuweka, muundo wa molekuli, na ushirikiano wa mchakato.

Kwa nini mchakato mmoja wa laser unaweza kuitikisa fomula ya kuweka fedha kwa nguvu hivyo? Kwenye mstari, watu wengi wanajua kwamba ilitokea, lakini si kwa nini. Kuelewa hili, kwa kweli unaelewa sintering ya mbele ya TOPCon.

Metallization ya mbele ya TOPCon inahama kutoka "nyenzo inatawala mawasiliano" hadi "nyenzo, laser, emitter na vidole vinashirikiana kufanya kazi."

Anza Kutoka Muundo wa Mbele

Chukua muundo wa kawaida wa TOPCon. Upande wa mbele kwa kawaida ni mkusanyiko wa filamu nyingi za dielectric, kwa mfano SiOx, SiNx, AlOx. Baadhi ya michakato pia huleta tabaka za kazi kama SiOxNy, na mkusanyiko halisi hutofautiana kwa mtengenezaji. Chini ya hayo yote kuna emitter iliyochanganywa na boroni, na kina cha kawaida cha makutano cha mikroni 0.8 hadi 1 tu.

Kioo cha frit katika kuweka fedha kinapaswa "kula" kupitia filamu hizi za dielectric moja kwa moja katika sekunde chache za sintering, ili kiweze kuchukua mizizi kwenye uso wa emitter. Filamu nyingi, milango mingi. Kila tabaka lina muundo, unene na wiani tofauti. Kwa kioo cha frit hizi ni sahani kadhaa tofauti, na kila moja inahitaji joto lake. Hiyo ni sababu ya kimuundo kwa nini dirisha la sintering la mbele la TOPCon kwa asili ni nyembamba: husinteringi filamu moja, unasintering nyingi.

Era ya Alumini-Iliyochanganywa: Alumini Ni Upanga Wenye Makali Mawili

Je, unga wa fedha kwa kweli unaunganishaje na silicon? Takriban hivi. Kioo cha frit huyeyuka na kuchoma filamu za dielectric kwa tabaka. Zaidi ya 650°C, fedha huanza kuyeyuka ndani ya kioo kilichoyeyuka. Mnamo 2016, NREL na SLAC zilirekodi hili moja kwa moja kwa X-ray ya in-situ: kwa 700°C, ndani ya sekunde 10 tu, 70% ya fedha iliyeyuka ndani ya awamu ya kioo. Ioni za fedha zilizoyeyuka hufuata kioo kuelekea uso wa emitter, hujibu na silicon katika mmenyuko wa oxidation-reduction, na kujitokeza tena kama fedha ya metali, ikikua kuwa safu za "miiba ya fedha." Wakati wa kupoa, fuwele ndogo za fedha za nanomita chache hujitokeza ndani ya kioo, na kuunda njia za upitishaji zinazobeba mkondo nje.

Kwa ufupi: sintering ya mbele inaruhusu fedha kupita ndani ya kioo, na kuchukua mizizi ndani ya emitter.

Katika mchakato huu, kazi ya alumini ni muhimu sana. Husaidia kuchoma kupitia tabaka za dielectric, na inapunguza upinzani wa mawasiliano. Lakini alumini pia hupanda mabomu. Kina cha junction ya emitter ya boroni ni sentimita 0.8 hadi 1 tu. Miiba ya fedha inahitaji kwenda kirefu kutosha kuunda mawasiliano ya upinzani wa chini, lakini haipaswi kupenya kupitia p-n junction. Alumini hubadilisha mmenyuko wa awamu ya kioo, etching ya interface, na tabia ya mvua ya metali. Chini ya mifumo fulani ya mchakato, ushiriki mwingi wa alumini unaweza kuongeza hatari ya over-firing ya mawasiliano na uharibifu wa emitter. Na deni baya la alumini sio tu akaunti hii ya passivation. Chini ya sintering ya joto la juu, vidole vya metali hupungua na kuenea. Baada ya firing, vidole huwa pana na fupi, eneo la kivuli linakua, na upotezaji wa macho huongezeka. Katika enzi ya doping ya alumini, hizi ni akaunti mbili mbaya: interface inaumizwa na alumini, na vidole vinachomwa na moto.

Mstari mmoja: enzi ya doping ya alumini ilibadilisha nguvu ya alumini kwa mawasiliano, na kulipa bili kwa passivation na macho.

Mara LECO Ilipokuja, Anga Ilibadilika

LECO (Laser Enhanced Contact Optimizing) ilipendekezwa kwa mara ya kwanza mnamo 2016 na Cell Engineering. Iliingia katika uzalishaji wa wingi wa TOPCon mnamo 2023-2024, na sasa ni usanidi wa kawaida wa tasnia. Maana yake sio "hatua moja zaidi ya laser." Maana yake ni kwamba inasambaza upya utaratibu wa malezi ya mawasiliano ya mbele. Kwa mara ya kwanza, mpango wa malezi ya mawasiliano unachukuliwa kwa sehemu kutoka kwa mikono ya unga na kupewa laser, ambayo hufanya usindikaji wa ndani wa usahihi kwenye interface ya mawasiliano ili "kuamsha" mawasiliano. Kazi ambayo alumini ilifanya, laser inaweza kuifanya pia, na inafanya kwa usahihi zaidi, bila kuumiza passivation.

Toa alumini nje, na hatari kubwa ya mbele, kupenya kwa alumini kuharibu passivation ya boron emitter, hutoweka kwenye chanzo. Hii ndiyo inayoitwa na tasnia "ruko kubwa": moja kwa moja kutoka kwa alumini-doped fedha paste hadi fedha paste isiyo na alumini, karibu hakuna hali ya mpito katikati.

Hapa kuna mstari wa uhakika ambao watu mara nyingi husoma vibaya: fedha paste isiyo na alumini si tu "kufuta alumini." Futa alumini, na kazi ya kupenya kupitia tabaka za dielectric inaangukia kabisa kwenye glass frit, wakati malezi ya mawasiliano yanaangukia LECO. Fomula ya glass, umbo la fedha powder, na dirisha la joto la sintering la paste isiyo na alumini vyote vinahitaji kubuniwa upya. Kuondoa alumini kunagawanya tatizo moja la zamani kuwa matatizo mawili mapya, kisha kuyatatua moja kwa moja.

Baada ya Kutokuwa na Alumini, Vita Ni Juu ya "Ustadi wa Ndani"

Fedha paste isiyo na alumini sio mstari wa kumalizia, ni mstari wa kuanzia. Katika miaka miwili iliyopita, kila mtu amekuwa akiboresha katika mwelekeo usio na alumini, wakisaga kwenye "ustadi wa ndani" wa paste yenyewe. Mwezi huu wa Agosti, timu ya Ye Jichun katika Taasisi ya Nyenzo ya Ningbo, pamoja na JA Solar na Zhejiang Guangda Electronics, walichapisha kazi ya 26.31% ya front metallization katika Matter. Hiyo ni onyesho la hivi karibuni la wimbi hili la ustadi wa ndani.

26.31%-efficiency TOPCon solar cells enabled by synergistic metallization with reduced optical shading and contact resistance losses, https://doi.org/10.1016/j.matt.2026.102965

Ikifafanuliwa, ilifanya mambo mawili ambayo hakuna mtu katika enzi ya alumini angeweza kuthubutu kufikiria.

Kwanza, ilifanya fedha paste kuwa "conformal." Kuanzia kwenye utaratibu wa kuvunjika na kujenga upya wa mtandao wa thixotropic wa polima kwenye paste, walibuni upya usanidi wa molekuli wa mtandao wa polima na mtandao wa hidrojeni bond kati ya molekuli, ili paste "isimame" baada ya kuchapishwa. Uwiano wa urefu wa finger uliochapishwa ulifikia 55%, kwa hiyo fingers ni mirefu na nyembamba. Usidharau namba hiyo. Kinachotisha zaidi katika sintering ya joto la juu ni kushuka na kuenea kwa finger. Uwiano wa 55% unamaanisha shading inapungua kwa kasi, na sehemu kubwa ya hasara ya macho inaokolewa. Hii ni "nguvu ya busara" katika kiwango cha paste, si nguvu ya alumini, bali muundo wa rheology.

Pili, ilifanya mawasiliano kuwa "point-located." Mchakato wao maalum wa LECO unatumia upendeleo wa kinyume kwenye seli huku leza ya mzunguko mmoja ikichanganua vidole vya mbele kwa mfululizo. Uingizaji wa wabebaji husababisha joto la Joule la ndani, na kutengeneza mawasiliano ya aloi ya hemispherical Pb-Ag/Si kwenye bega la piramidi. Kumbuka maneno matatu muhimu: upenyo mdogo, upinzani mdogo, maeneo tofauti. Mwitikio wa mawasiliano ya chuma- semiconductor umezuiliwa kwenye pointi ndogo, badala ya uso mzima 'kuchomwa' kama katika sintering ya jadi. Uharibifu wa kimiani unaosababishwa na alumini umekwisha, na upotezaji wa muunganisho unaosababishwa na chuma hupungua sana.

Matokeo ya Taasisi ya Ningbo: 26.31% ufanisi uliothibitishwa na mtu wa tatu, msongamano wa sasa wa mzunguko mfupi 41.98 mA/cm², kuweka rekodi iliyothibitishwa ya Jsc kwa seli za TOPCon za eneo kubwa. Faida hii ya Jsc kimsingi haitokani na sintering kali 'kuchoma' mawasiliano, bali kutokana na 'kuokoa' upotezaji kwenye ncha zote mbili kwa wakati mmoja, kivuli cha vidole na muunganisho wa kiolesura.

Upande wa Mbele Sio Uwanja wa Paste Pekee

Chukua hiyo Nature Energy 26.66% kazi tena. Watu wengi hutazama tu poly-Si ya safu mbili nyuma yake, lakini upande wake wa mbele pia unachunguzwa, na mantiki ni sawa na kazi ya Matter .

Mbele, upinzani wa karatasi ya emitter ya boroni umeinuliwa kutoka kawaida ya 215 Ω/sq hadi 430 Ω/sq. Upinzani wa juu wa karatasi unamaanisha upitishaji bora (muda wa maisha ya wabebaji wachache umeongezeka kutoka 0.70 ms hadi 1.12 ms, msongamano wa sasa wa kueneza giza umepungua kutoka 9 hadi 5 fA/cm²), lakini mawasiliano yanakuwa magumu kufanya. Suluhisho linatembea kwa miguu miwili. Vidole vinapunguzwa kutoka 20 μm hadi 10 μm, na nafasi kati ya vidole inaimarishwa kutoka 1120 μm hadi 825 μm, kwa kutumia vidole vingi na vyembamba kulipa fidia upotezaji wa usafirishaji wa upande wa upinzani wa juu wa karatasi, na kupunguza matumizi ya fedha kwa eneo la kitengo kwa karibu theluthi moja njiani. Mguu mwingine unategemea mchakato wa uanzishaji wa mawasiliano kuusaidia, kutatua tatizo la mawasiliano ya upinzani wa juu wa karatasi katika hatua ya metallization.

Kinachovutia zaidi ni kuweka kazi hizo mbili kando kando. Timu moja. Nature Energy 'huzuia fedha' nyuma, Matter 'huondoa alumini' mbele. Moja mbele, moja nyuma, zote ni 'kutoa katika metallization.' Mwongozo wa enzi ya alumini wa "kubadilisha nguvu kwa mgusano, kulipa kwa passivation" unafutwa kwa utaratibu, ukibadilishwa na: paste ya busara, laser ya eneo maalum, vidole vizuri, passivation nene.

Pambano Linalofuata: Tumia Fedha Kidogo Zaidi

Kutokuwa na alumini kumetatua tatizo la "uharibifu wa passivation," lakini hatua inayofuata ya kupunguza gharama na kuongeza ufanisi ni "kupunguza kiwango cha fedha."

Ikiwa paste ya fedha isiyo na alumini inatatua "jinsi ya kufanya mgusano bila kuharibu passivation," basi shaba iliyofunikwa kwa fedha, paste ya fedha ya kiwango cha chini, na hata metallization ya shaba safi zinatatua tatizo linalofuata: jinsi ya kutumia fedha kidogo.

DK Electronic imeunda suluhisho la metallization la shaba yenye fedha ya kiwango cha chini, na kufanya kazi na wateja wakubwa kuwa wa kwanza kufikia uzalishaji wa wingi kwenye seli za TOPCon. JinkoSolar inashughulikia paste ya shaba safi na paste ya nikeli na pastes nyingine za conductive za metali za msingi. Suluhisho la metallization la ACM la LONGi tayari limewekwa kwenye ubao.

Mnamo 2026, kuondoa fedha kumebadilika kutoka "mwelekeo wa utafiti" hadi "mbio za uanzishwaji wa viwanda."

Paste ya fedha isiyo na alumini ilitatua "jinsi ya kutoathiri passivation," paste ya shaba ya juu / shaba safi inapaswa kutatua "jinsi ya kutumia fedha kidogo." Pambano linalofuata tayari limeanza.

Mistari Mitatu Ya Kurudisha Kwenye Mstari

Kwanza, kutokuwa na alumini sio kuokoa juhudi, ni kubadilisha mchezo. Kutoka "alumini huchoma kupitia kwako" hadi "muundo pamoja na ushirikiano wa laser." Elewa hili, na utajua kwa nini dirisha la mchakato bado ni nyembamba, kwa sababu sasa kuchoma na mgusano ni mifumo miwili huru inayofanya kazi, inayohitaji uratibu wa karibu zaidi.

Pili, kabla ya kurekebisha dirisha la sintering la mbele, kwanza tambua ni filamu ngapi ziko mbele yako na kila moja ni nini. Nyakati za "kula kupitia" za mkusanyiko tofauti huongezeka. Usiangalie tu kilele cha curve ya tanuru, angalia bendi ya joto na muda wa mmenyuko unaolingana na kila filamu.

Tatu, vitabu vitatu vya ufanisi wa mbele sasa vinahesabiwa tofauti. Vidole vinashughulikia kivuli (uwiano wa kipengele ni muhimu), paste pamoja na LECO vinashughulikia mgusano, upinzani wa karatasi pamoja na filamu za passivation vinashughulikia recombination. Kitabu chochote kisichosawazika ndipo ufanisi unakwama. Katika siku zijazo, kipengee cha nne kitaongezwa kwenye kitabu hiki: kiwango cha fedha.

Maoni ya Ooitech

Kinachotushangaza tunapotazama mabadiliko haya ni kwamba mchezo wa upande wa mbele si tena kuhusu nyenzo moja kuu inayobeba mguso wote. LECO, vidole vyembamba, upinzani wa juu wa karatasi na ulinzi mzito sasa vinagawanya kazi, na hilo linabadilisha jinsi mstari wa moduli unavyopaswa kufikiria kuhusu pembejeo za seli za juu na uunganishaji wa chini. Kwa upande wetu wa kujenga mistari kamili ya uzalishaji wa moduli, uwiano wa kipengele na upana wa vidole kama namba 10 μm na 55% hapa vinagusa moja kwa moja jinsi tabber-stringer na uunganishaji unavyowekwa, kwa hiyo mwelekeo wa metallization ya seli si jambo la mtengenezaji wa seli pekee. Tunashangaa kusikia kutoka kwa wahandisi wa mstari kile kinachovunjika kwanza unaposukuma madirisha haya. Ikiwa unataka maudhui zaidi ya kiwanda cha jua, kituo chetu cha YouTube www.youtube.com/ooitech kinastahili kufuatwa.