Matundu Madogo katika Seli za TOPCon: Njia ya Kushangaza
Jedwali la Yaliyomo
Jibu la haraka: Utafiti kuhusu seli za TOPCon umegundua kwamba kuacha kwa makusudi kiasi kinachodhibitiwa cha oksidi nyembamba kunaweza kuboresha upitishaji badala ya kuharibu, jambo ambalo linapinga dhana iliyokuwepo kwa muda mrefu. Utafiti ulipima tabaka za oksidi katika kiwango cha 0.2 nm na 0.3 nm dhidi ya rejeleo la 1.7 nm, na kugundua kwamba oksidi nyembamba iliyobaki kwa makusudi haikuongeza upinzani tu. Oksidi ya handaki katika seli ya TOPCon inapaswa kuwa nyembamba vya kutosha ili wabebaji waweze kupita na nene vya kutosha ili kupitisha uso, na lengo la kawaida liko katika nanomita moja au mbili. Matokeo yanayopendekeza ni kwamba mpaka hauna ukali kama inavyodhaniwa, na kwamba hali ya kemikali ya kiolesura ni muhimu kama vile unene. Kwa mstari wa uzalishaji, hilo huhamishia umakini kwenye udhibiti wa kiolesura badala ya unene pekee.
Utengenezaji wa Moduli za PV · na Jerry, Ooitech
Muhtasari
Hapa kuna kitu kinachobadilisha dhana iliyoshikiliwa kwa muda mrefu katika PV ya silikoni. Watafiti waligundua kwamba kuacha kwa makusudi "mashimo madogo" fulani kwenye safu ya SiOx ya seli ya TOPCon inaweza kuongeza ufanisi hadi 26.55%, badala ya kuupunguza.
Ugunduzi mkuu: matundu katika oksidi ya handaki yanagawanyika katika familia mbili. Moja ni aina ya muunganiko tena (oksijeni iliyopungua, ambapo poly-Si inagusana moja kwa moja na c-Si, mbaya), nyingine ni aina ya kutuliza (oksijeni iliyobaki inabaki nyuma, ikituliza vifungo vilivyoning'inia huku ikiruhusu handaki, nzuri). Aina ya kutuliza ina kipimo cha takriban 1.6 ± 0.2 nm × 1.4 ± 0.3 nm katika sehemu ya msalaba, na msongamano wa eneo wa 2 × 10¹² cm⁻². Modeli ya Fischer ilionyesha kwamba kinachoamua utendaji wa kifaa si jiometri ya tundu, bali kama tundu limetulizwa.
Rejea: Matundu ya kutuliza kwa seli za sola za silicon za eneo kubwa na ufanisi wa juu zenye kontakti iliyotulizwa kwa oksidi ya handaki, Nat Commun 17, 2490 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-70511-2
Usuli wa Utafiti na Tatizo Lililokwamisha
TOPCon sasa ni mtindo mkuu kwa silicon aina ya n. Runergy ilifikia 26.55% kwenye 335 cm², Jinko ilirundika TOPCon pamoja na perovskite hadi 33.24%, na n-TOPCon ya upande mmoja ina kikomo cha kinadharia cha 27.79%. Lakini hakuna aliyekuwa amebaini jukumu ambalo matundu katika safu hiyo ya SiOx ya kati yanachukua.
Mtazamo wa jadi: tundu linamaanisha poly-Si inapenya moja kwa moja ndani ya c-Si, utulizaji wa oksijeni unashindwa, habari mbaya.
Ukweli ni mgumu zaidi. Oksidi nene sana (>1.7 nm) inatuliza vizuri lakini haipitishi handaki vizuri, hivyo FF inaanguka. Oksidi nyembamba sana (<1.3 nm) inamaanisha matundu zaidi, na sasa unajihangaisha kuhusu Voc kuanguka.
Waandishi waligawanya unene wa oksidi pamoja na usambazaji wa oksijeni katika hali tatu (sehemu ya Utangulizi):
Hali 1: oksidi nene, utulizaji sawa, handaki si bora
Kisa 2: oksidi nyembamba pamoja na upungufu wa oksijeni, kutoa pinholes za aina ya recombination ("pinhole mbaya" ya kawaida)
Kisa 3: oksidi nyembamba lakini oksijeni bado inaingia kwenye pinhole, kutoa pinholes za aina ya passivating (ugunduzi mpya hapa)
Kabla ya hili, azimio la HR-TEM halikuwa zuri vya kutosha kuona vipengele chini ya 2 nm. Fasihi iliripoti kipenyo cha pinhole cha 5 nm hadi 200 nm na msongamano wa 10⁶ hadi 10⁸ cm⁻², ambazo zote zilikuwa tu "matundu makubwa". Usafishaji wa kuchagua na c-AFM hutegemea tofauti ya kiwango cha kuchimba kati ya Si na SiOx, hivyo maeneo yenye oksijeni iliyobaki hayachimbiwi wazi. Pinholes za passivating zilichujwa kiasili na mbinu hizi. Ndiyo sababu Kisa 3 hakikuonekana kwa muda mrefu.
Utaratibu: Aina Mbili za Pinhole (Kielelezo 2)
HAADF-STEM iliyosahihishwa kwa aberration (JEM ARM200F pamoja na Spectra 300, 200/300 kV) ilichunguza kiolesura cha poly-Si/SiOx/c-Si kwenye wafer ya ufanisi wa juu (25.40%) na udhibiti wa ufanisi wa chini (24.07%).
| Aina | Hali ya oksijeni | Ukubwa (ufanisi wa juu/chini) | EELS O-K edge |
|---|---|---|---|
| Recombination | Oksijeni imepungua, kimiani cha poly/c-Si kimeunganishwa moja kwa moja | Wafer ya ufanisi wa chini ~1.37 × 1.35 nm | Bonde la oksijeni lenye kina |
| Passivating | Oksijeni iliyobaki ipo, dangling bonds zimepassiviwa | Wafer ya ufanisi wa juu 1.55 × 1.25 nm | Ishara ya oksijeni bado inaonekana, bonde la oksijeni lenye kina kifupi |
Jambo la muhimu: pinholes kwenye wafer ya ufanisi wa juu kwa kweli ni ndogo zaidi, na huhifadhi oksijeni vizuri zaidi. Ukubwa wote ni mdogo kwa kiwango cha moja kuliko ilivyoripotiwa awali katika fasihi.
Matokeo ya modeli ya Fischer point-contact (Kielelezo 3d katika asili):
Sehemu ya eneo la pinhole f = πr²/P², lakini J₀ haijali f. Kinachotawala kwa kweli ni kasi ya recombination ya uso S kwenye pinhole.
Karibu na f ≈ 0.1, mara S ≳ 10³ cm/s, J₀ hupanda kwa kasi, na hufikia kikomo juu ya S > 10⁵ cm/s.
Maana: ufunguo wa utendaji wa juu si "pinholes sifuri", ni "pinholes ambazo zimepassiviwa". Hili ni jambo kubwa zaidi katika karatasi hii yote.
Kwa msongamano, hii ni mapinduzi kiasi. Takwimu kutoka kwa ukataji wa X-Y orthogonal katika wafers 40 (ufanisi wa juu pamoja na wa chini) zilitoa 2 × 10¹² cm⁻² kwa passivating na 3 × 10¹² cm⁻² kwa recombination pinholes, amri 4 hadi 6 za ukubwa juu zaidi ya maadili ya fasihi.
Sababu tatu zinaongezeka: kwanza, dhana ilibadilika, hivyo passivating nanodefects zilizokuwa zimechujwa hapo awali zikaonekana; pili, sampuli ni wafers zilizoboreshwa kiviwanda zilizo juu ya 25%, sio miundo ya majaribio; tatu, mbinu ni HAADF ya kiwango cha atomiki, na mbinu zisizo za moja kwa moja haziwezi kuona eneo lenye oksijeni chini ya 2 nm. Ili kujilinda dhidi ya mwingiliano kando ya mwelekeo wa mwanga kutoka sampuli za TEM zenye unene wa 50 hadi 150 nm, waandishi walitumia 4D-STEM ptychography kando ya mwelekeo wa unene, kuthibitisha kwamba takwimu za msongamano hazipotoshwi na mwingiliano wa projection.
Sehemu ya Kutua ya Mchakato: Uoksidishaji wa Hatua Mbili pamoja na Usafishaji wa Nyuma pamoja na Poly Triple Coupling
Vigezo kutoka kwa Mbinu za awali pamoja na SI (Jedwali la Nyongeza 1):
Uoksidishaji wa hatua mbili: kwanza uoksidishaji wa O₂ kuwa SiO₂ nyembamba, kisha hatua yenye uhaba wa oksijeni (hakuna oksijeni inayoingizwa). Aina ya passivating inahitaji muda mrefu wa mtiririko wa oksijeni, joto la juu, mtiririko mkubwa, na shinikizo la juu, ambayo inapendelea oksidi sare na mnene.
Usambazaji wa POCl₃: joto la chini la uwekaji pamoja na muda mfupi huboresha uangalizi wa poly na kukandamiza recombination-type pinholes.
Mofolojia ya usafishaji wa nyuma iko juu ya usawa wa unene wa oksidi. Zote tatu zinapaswa kupangwa pamoja ili kuzalisha kwa uthabiti Kesi 3.
Ulinganisho wa Utendaji (Data Ngumu ya Mchoro 4)
Sampuli za poly-Si/SiOx za pande mbili zenye ulinganifu (n-Si 1–3 Ω·cm, zilizosafishwa pande mbili):
τeff: 8.9 ms ufanisi wa juu dhidi ya 2.96 ms udhibiti (sindano 5×10¹⁵ cm⁻³)
J₀: 2.6 dhidi ya 10.6 fA/cm²
ΔVoc ilipimwa kwa 15.9 mV, lakini tofauti ya J₀ pekee inaelezea tu ~11 mV. ~5 mV iliyobaki waandishi wanaihusisha na uboreshaji wa maisha ya SRH ya wingi. Uwekaji joto ulioboreshwa, wakati ukizalisha passivating pinholes, pia huondoa uchafu wa metali (wakinukuu kazi ya Krügener ya 25% POLO). Kurekebisha interface na wingi pamoja ni kichocheo cha kuvuka 25%.
Kwa FF, tofauti hasa inatokana na Rs:
Rs: 357 (ufanisi wa juu) dhidi ya 619 mΩ·cm² (udhibiti), Suns-Voc ilipimwa
ρc (TLM): 4.6 dhidi ya 5.4 mΩ·cm²
Hoja isiyo ya kawaida: kwa mantiki ya "pinholes mnene hupunguza ρc", pinholes nyingi za passivating kwenye wafer ya ufanisi wa juu zinapaswa kumaanisha ρc ya chini, na kwa kweli 4.6 < 5.4. Lakini waandishi wanaongeza mabadiliko. Karibu na pinholes za aina ya recombination, fosforasi huenea ndani ya wafer, wakati aina za passivating huzuiwa na oksijeni (wasifu wa doping wa EDS katika Supplementary Fig. 10). Kwa hivyo wasifu wa doping na upinzani wa mawasiliano hufuata mantiki mbili tofauti, na huwezi kuzielezea kwa msongamano wa pinhole pekee.
PL ilikuwa sare kwenye wafer nzima, na ramani ya Corescan ya usambazaji wa Voc pia ilidumu kwa usawa wa eneo kubwa.
Mstari Mmoja kwa Sekta
Karatasi hii inasukuma kiolesura cha TOPCon kutoka hadithi ya binary ya "oksidi nzima vs uvujaji wa pinhole" hadi ya ternary: "pinholes zinaweza kuwa nzuri pia, mradi oksijeni bado ipo". Kile ambacho sekta inahitaji kufanya baadaye si kujishughulisha na pinholes sifuri, bali kurekebisha mnyororo wa usafishaji wa nyuma hadi oxidation hadi uwekaji wa poly ili pinholes zibebe oksijeni. Wafer ya Daheng kwa 25.40% kwenye 333.3 cm² tayari imethibitisha kuwa njia inafanya kazi.
Maoni ya Ooitech
Kinachotushangaza hapa ni kiasi ambacho hii inategemea mnyororo wa mchakato, sio tu muundo wa seli. Kwamba oxidation ya hatua mbili, urekebishaji wa POCl₃, na usafishaji wa nyuma vyote vinapaswa kusonga pamoja ni aina ya uunganisho ambao hupotea wakati mstari unakusanywa kipande kwa kipande. Kwa upande wa moduli tunaona mtindo huo huo, ambapo uvumilivu wa lamination na stringing huamua kwa utulivu ikiwa seli nzuri inahifadhi Voc yake. Ikiwa unataka kuangalia kwa karibu jinsi michakato hii inayohusika na kiolesura inavyotafsiriwa kwenye sakafu halisi ya uzalishaji, matembezi yetu ya kiwanda kwenye YouTube (www.youtube.com/ooitech) yanafaa kwa kujisajili.
