نبرد نهایی پشت سلول BC-TOPCon: لایه SiOx پایینی را منجمد نگه دارید، لایه میانی را با AlOx/SiOx منطقهبندی کنید
فهرست مطالب
معرفی محصول
«ژانگ قدیمی، آن مقاله ۲۶.۳۴٪ با انگشت جلویی و تماس کامل پشتی p دولایه — حرکت بعدی این است که پشتی p را هم انگشتی کنیم، و این BC واقعی است. اما زیر انگشت p، آن لایه SiOx میانی: آیا SiOx خالص از ۲۶.۶۶ را نگه میداریم، یا AlOx/SiOx را جایگزین میکنیم تا اثر میدانی را قرض بگیریم؟» این سوال امروز صبح مطرح شد، درست بعد از اینکه مقاله ۲۶.۳۴٪ را در گروه چت خط تولید گذاشتم، و بچههای پروژه BC شروع به دنبال کردن آن کردند.
در BC-TOPCon واقعی، SiOx پایینی — آن که سوراخهای غیرفعالکننده را رشد میدهد — قابل لمس نیست. اما لایه «SiOx میانی»، که وظیفه اصلی آن مسدود کردن Ag و نازک کردن لایه توقف بود، میتواند با منطقهبندی بازی شود وقتی انگشتهای p موضعی میشوند. مناطق غیرتماسی به AlOx/SiOx میروند تا اثر میدانی را قرض بگیرند. مناطق تماسی، درست زیر خمیر، SiOx خالص را نگه میدارند تا انتشار B را متوقف کنند. آن یک تعویض، بزرگترین بخشی است که میتوانید در پشتی در داخل جهش مطلق ۱.۳٪ از ۲۶.۳۴٪ به ۲۷.۶٪+ بخورید.
پارامترهای فنی
اول، دو معیار ۲۷٪+ BC روی میز
Zheng, Z. و همکاران. به حداکثر رساندن استخراج حامل در سلولهای خورشیدی سیلیکونی هیبریدی تماس پشتی. Nature (2026). https://doi.org/10.1038/s41586-026- (دانشگاه صنعتی پکن + انرژی سنگ طلایی، تایید شده ۲۷.۶۲٪)
LONGi HIBC، ۲۸.۱۳٪، ISFH CalTeC آوریل ۲۰۲۶ (LONGi HIBC 2.0، مسیر HPBC، رکورد تازه ثبت شده). ساخته شده بر روی HIBC 1.0 (Wang G. و همکاران، Nature 647، 369–374، 2025، DOI:10.1038/s41586-025-09681-w، ۲۷.۸۱٪) با iPET + LIC تکرار شده؛ مقاله در انتظار، گواهی در سایت رسمی LONGi.
| معیار | JinKo ۲۶.۶۶٪ (n-TOPCon دوطرفه) | BJUT + سنگ طلایی ۲۷.۶۲٪ (HBC) | LONGi HIBC ۲۸.۱۳٪ |
|---|---|---|---|
| ساختار | بور جلو + پشتی n-TOPCon تماس کامل دولایه | جلو a-SiOx + پشتی p/n بینانگشتی (HBC) | جلو HJT-P + پشتی TOPCon-N انگشتی (HIBC) |
| Voc (mV) | 744.6 | 740 | — |
| Jsc (mA/cm²) | ~41.2 تخمینی | 42.54 | — |
| FF (%) | 85.57 | 87.73 | — |
| حرکت کلیدی | لایه دوتایی SiOx/پلی + مسدودکننده Ag | غیرفعالسازی جلویی a-Si با گرادیان B و a-SiOx با O | غیرفعالسازی هیبریدی دوقطبی (سمت P: a-Si:H + سمت N: پلی) |
به FF 87.73% توجه کنید. 26.66% فقط به 85.57% میرسد. این شکاف 2% مطلق FF چیزی نیست که «لایه دوتایی پشتی» به تنهایی جبران کند. این از بهینهسازی هندسه انگشتی پشتی، سایهزنی بدون شبکه جلویی، و کاهش نوترکیبی تماس به سطح 400-500 fA/cm² ناشی میشود (جزئیات بیشتر در ادامه).
مزایای فنی
چگونه لایه دوتایی SiOx/پلی با محلیسازی انگشتهای p تغییر میکند
هر دو «لایه دوتایی» 26.66% و 26.34% دارای پشتی تمامتماس هستند — پلی کل سطح پشت را میپوشاند، SiOx میانی به صورت یک لایه پیوسته اجرا میشود. وقتی BC واقعی هر دو انگشت پشتی n و p را به شکل انگشتی درآورد، ساختار از «پوششی» به «بینانگشتی» تغییر میکند و این دو منطق باید دوباره تقسیم شوند.
SiOx پایینی (~1.x نانومتر، محل تونلزنی) — هرگز جابهجا نمیشود.
این قلمرو اصلی مقاله غیرفعالسازی سوراخهای ریز Das Solar است. این لایه سوراخهای ریز حاوی اکسیژن با چگالی 10¹² cm⁻² رشد میدهد و کاهش J₀ به 2-4 fA/cm² به آن وابسته است.
در BC، SiOx پایینی زیر انگشت p با پلی دوپشده B مواجه است، نه P. B با Dit بالاتر در فصل مشترک Si/SiO₂ قرار دارد و جدایش B استوکیومتری SiOx را خراب میکند. بنابراین SiOx پایینی سمت انگشت p در واقع باید کمی ضخیمتر از سمت انگشت n باشد (+0.2-0.3 نانومتر)، با پیشآنیل 1050°C برای فعالسازی B و رساندن بلورینگی به 98% (خط پایه که مقاله 26.34% ارائه میدهد).
SiOx میانی (در اصل 1.5 نانومتر، محل مسدودسازی Ag) — در BC، ماده میتواند ناحیهای شود.
این متغیر اصلی است. میانی در 26.66/26.34 SiO₂ حرارتی خالص است، تککاربردی (مسدود کردن Ag + نازک کردن لایه توقف). در ساختار BC بینانگشتی، ناحیه انگشت p با دو نقطه درد جدید مواجه میشود که تمامتماس هرگز با آنها روبهرو نبود.
نقطه درد A: سمت p-TOPCon به طور طبیعی در اثر میدان ضعیف است. بار ثابت از B در فصل مشترک Si/SiO₂ مثبت است (مخالف سمت n+). SiOx خالص هیچ غیرفعالسازی اثر میدانی سمت p نمیدهد، بنابراین باید بار منفی را از یک لایه AlOx بیرونی قرض بگیرید.
نقطه درد B: بازترکیب تماس فلزی J₀,metal زیر انگشت p سقف بازدهی سلول BC است. BC بدون نقره امروز با تماس آلومینیومی J₀,metal حدود 2400-2500 fA/cm² است که معادل بازدهی حدود 25.9% است. برای رسیدن به سطح سیستم نقرهدار 26.8%، باید J₀,metal را به زیر 400-500 fA/cm² برسانید.
یک لایه میانی SiOx خالص نمیتواند A را مدیریت کند. تعویض کل آن با AlOx/SiOx روی مین دیگری قدم میگذارد.
AlOx/SiOx به عنوان لایه تونلی یک تله است، اما به عنوان لایه میانی ممکن است شیرینی باشد
دو سناریو در ادبیات با هم مخلوط میشوند و باید از هم جدا نگه داشته شوند.
سناریو 1: AlOx مستقیماً جایگزین SiOx پایینی به عنوان لایه تونلی میشود. کار Kaur (Solar Energy Materials 2021) داستان هشداردهنده در اینجا است:
لایههای دوتایی AlOx و AlOx/SiOx به عنوان لایههای تونلی بدتر از SiOx خالص غیرفعالسازی میکنند.
مکانیسم: AlOx/SiOx به طور قابل توجهی انتشار B را افزایش و انتشار P را سرکوب میکند. B در یک "مخزن" در ناحیه AlOx جمع میشود و سپس به داخل c-Si فشار مییابد — یک ضربه دوگانه از بازترکیب اوگر به علاوه عیوب جفت B-O.
علاوه بر آن، Al از AlOx به داخل c-Si منتشر میشود و سطوح عمیق ایجاد میکند، بنابراین بازترکیب SRH نیز افزایش مییابد.
بنابراین SiOx پایینی مطلقاً نمیتواند با AlOx جایگزین شود — این دلیل اصلی عدم حرکت خطوط پایه 26.66/26.34 است، و دقیقاً به همین دلیل است که LONGi HIBC با "سمت P با a-Si:H (منطق HJT)، سمت N با poly (منطق TOPCon)" کار میکند. سمت P به سادگی از تنظیم SiOx/poly اجتناب میکند و مسیر آمورف + هیدروژن HJT را برای دور زدن تله B-SiOx طی میکند.
سناریو 2: AlOx/SiOx در موقعیت "میانی" قرار میگیرد (بدون تونلزنی، فقط اثر میدانی + مسدود کردن نقره). این فقط بازی مخصوص BC است:
SiOx پایینی (1.x نانومتر) SiO₂ حرارتی خالص باقی میماند و سوراخهای غیرفعالکننده را رشد میدهد.
بالای پلی داخلی (p+، تبلور بالا)، زیر پلی خارجی (p++، به شدت دوپ شده برای متالیزاسیون) SiOx میانی خالص (1-1.5 نانومتر) قرار دارد.
در مناطق غیر تماسی (بین انگشتها، و داخل انگشتها دور از خمیر)، لایه میانی به یک پشته AlOx فوق نازک (2-4 نانومتر) / SiOx (1 نانومتر) تغییر میکند. بار ثابت منفی AlOx حدود 10¹²-10¹³ cm⁻² به انگشت p اثر میدانی میدهد و Dit سمت p-TOPCon را فشار میدهد.
در مناطق تماسی (زیر باز شدن خمیر)، لایه میانی SiOx خالص نگه داشته میشود — تا از انفجار انتشار B توسط AlOx در هنگام تف جوشی جلوگیری شود (خمیر نقره در 700-800 درجه سانتیگراد تف جوشی میشود، و AlOx بالای 550 درجه سانتیگراد با تفکیک Si-H ناپایدار میشود).
هنوز دادهی مقطعی عمومی BC برای این "وسط ناحیهبندیشده" وجود ندارد، اما زنجیرهی منطقی برقرار است. a-SiOx:H/AlOx:H با ضخامت 6nm/12nm روی پسیواسیون سطح جلویی نوع n قبلاً τeff را بدون آنیل به 5.1 میلیثانیه میرساند، که نشان میدهد AlOx که مستقیماً با c-Si تماس ندارد (با a-SiOx یا SiOx در بین) باعث میشود اثر میدان و پسیواسیون شیمیایی با هم همکاری کنند. ناحیهی غیرتماسی انگشت p در BC دقیقاً همین حالت است: SiOx پایینی c-Si را جدا میکند، AlOx/SiOx میانی پلی داخلی را جدا میکند، AlOx هرگز با c-Si تماس ندارد، و مسیر انتشار B توسط دو مانع، SiOx پایینی بهعلاوهی پلی داخلی، مسدود میشود — بسیار ایمنتر از AlOx بهعنوان لایهی تونل مستقیم.
کاربرد محصول
سه اقدام پشتیبان برای موضعیسازی انگشت p (افزایش از 26.34 به 27.6)
| اقدام | خط پایه 26.34% | افزایش ناشی از موضعیسازی انگشت p در BC | گلوگاه برطرفشده |
|---|---|---|---|
| SiOx پایینی | تماس کامل 1.8 نانومتر (سمت p-TOPCon) | 1.8→2.0 نانومتر زیر انگشت p (ضد پینینگ B)، 1.3-1.5 نانومتر زیر انگشت n | جدایش B باعث تخریب SiOx میشود |
| SiOx میانی | SiOx خالص 1 نانومتر (in-situ) | ناحیهبندیشده: غیرتماسی AlOx(3nm)/SiOx(1nm)، تماسی SiOx خالص 1 نانومتر | اثر میدان ضعیف سمت p |
| پلی خارجی | 90 نانومتر p++، خمیر فلز قلیایی | باز شدن LCO لیزری زیر انگشت p، فقط AlOx/SiNx را باز میکند بدون آسیب به پلی/SiOx (iVoc پایدار تأیید شده) | J₀,metal 2400→400 |
| آنیل | پیشآنیل 1050 درجه سانتیگراد، 98% بلورینگی | همان، اما پنجرهی آنیل مشترک انگشت p/n باید سازش کند — سمت P 880-920، سمت B 1050، تقسیم در آنیل طولانی ~950-980 درجه سانتیگراد | تعارض بودجه حرارتی |
| متالیزاسیون | خمیر نقره فلز قلیایی (4wt% Na₂O/K₂O) | تماس آلومینیومی بدون نقره یا خمیر مخلوط Ag-Al، پخت انگشت p در 700 درجه سانتیگراد J₀,metal ~2400، انگشت n ~2500 در شرایط یکسان | بدون نقره + فشار J₀,metal به 400 |
دادههای BC بدون نقره اهمیت دارند: پس از LCO (باز کردن تماس لیزری) iVoc به سختی کاهش مییابد و رامان هیچ سیگنال آمورفی نشان نمیدهد، که ثابت میکند «باز کردن پنجره بدون شکستن غیرفعالسازی پلی/SiOx» امکانپذیر است — این پایه فرآیندی برای «حفظ SiOx خالص میانی در نواحی تماس + پنجره خمیر LCO» زیر انگشت p در BC است. اما J₀,metal با ۲۴۰۰ fA/cm² فقط به بازده ۲۵.۹٪ منجر میشود. آن شکاف مطلق ۰.۹٪ تا سیستم نقرهدار ۲۶.۸٪ کاملاً توسط بازترکیب تماس خورده میشود. گلوگاه جهش بعدی لایه غیرفعالسازی نیست، متالیزاسیون است.
پس پشت در آن جهش نهایی به ۲۷٪ واقعاً بر سر چه چیزی میجنگد؟
همه چهار نسل را ردیف کنید — Das 25.4 → JinKo 26.66 → JinKo 26.34 → Golden Stone 27.62 / LONGi 28.13:
نسل ۲۵.۴٪: پشت بر سر «شخصیت سوراخهای ریز» SiOx پایینی (غیرفعالسازی در برابر بازترکیب) جنگید، اکسیداسیون دو مرحلهای LPCVD سوراخهای ریز غیرفعالکننده کلاس ۱۰¹² رشد داد.
نسل ۲۶.۶۶٪: پشت بر سر لایه دوتایی SiOx/پلی + بلوک نقره SiOx میانی + نازکسازی لیزری جنگید، تخریب متالیزاسیون و جذب انگلی را حل کرد.
نسل ۲۶.۳۴٪: پشت با لایه دوتایی تمامتماس p-TOPCon + خمیر فلز قلیایی + پیشآنیل ۱۰۵۰ درجه سانتیگراد، جدایش B سمت p و متالیزاسیون را فرسایش داد.
نسل ۲۷.۶٪+ (BC): پشت با p/n بینانگشتی، SiOx پایینی تنظیمشده با قطبیت (سمت p 2.0 / سمت n 1.3) + میانی ناحیهای (AlOx/SiOx غیرتماسی برای اثر میدانی، SiOx خالص تماسی) + باز کردن LCO بدون آسیب به غیرفعالسازی + متالیزاسیون بدون نقره/کمنقره که J₀,metal را به ۴۰۰ فشار میدهد.
یک نکته خلاف شهود: بالای ۲۷٪، در «ترکیب اثر میدانی + لایه دوتایی» پشت، AlOx نمیتواند در پایین برود (محل تونلزنی انتشار B را منفجر میکند)، فقط در ناحیه میانی غیرتماسی. این بزرگترین تفاوت با دوران PERC است که «AlOx مستقیماً روی c-Si برای قرض گرفتن بار منفی» بود. ساختار BC اتفاقاً فضا را برای «میانی ناحیهای» به شما میدهد (هندسه بینانگشتی خودش ناحیهای بودن را میآورد). TOPCon تمامتماس اصلاً نمیتواند این را بازی کند. این همچنین توضیح میدهد چرا 26.66/26.34 هرگز AlOx را در میانی نگذاشتند — آنها تمامتماس هستند، میانی باید هم نقش لایه توقف و هم بلوک نقره را ایفا کند، و SiOx خالص امنتر است.
یک خط آزمایشی BC چه چیزی را میتواند اول امتحان کند
SiOx پایینی انگشت p را از ۱.۵ به ۱.۸-۲.۰ نانومتر ببرید — زمان O₂ LPCVD ۶۲۰ درجه سانتیگراد را ۳۰-۵۰٪ افزایش دهید، ابتدا به پروفایل ECV جدایش B نگاه کنید.
نمونههای میانی «دو انتخابی» اجرا کنید: گروه A SiOx خالص ۱.۵ نانومتر (خط پایه 26.66)، گروه B ALD AlOx غیرتماسی ۳ نانومتر / SiOx ۱ نانومتر بهعلاوه SiOx خالص تماسی ۱.۵ نانومتر (تراز پنجره LCO را درست کنید).
تنظیم لیزر LCO برای تطبیق با AlOx — AlOx نسبت به SiOx به طول موج 355 نانومتر حساستر است، بنابراین دستورالعمل فوتون 4.8 الکترونولت عمیق-UV «باز کردن فقط SiNx/AlOx بدون آسیب به poly/SiOx» نیاز به کالیبراسیون مجدد برای دوزهای سمت B و سمت N بهطور جداگانه دارد.
تغییر متالیزاسیون به خمیر مخلوط Ag-Al یا Al کامل، قفل کردن پخت در دمای 700 درجه سانتیگراد — مقدار پایه n/p J₀,metal برابر 2400-2500 نیاز به تنظیم همزمان فریت شیشه، اتمسفر پخت و تراکم الگوی تماس دارد تا به 400-500 برسد.
سوالات باز برای تیم متالیزاسیون BC
امکانپذیری تولید «وسط ناحیهای» زیر انگشت p — آیا رسوب ALD AlOx فقط در ناحیه غیرتماسی نیاز به ماسک دارد، یا اینکه تمام سطح را رسوب میدهید و اجازه میدهید LCO AlOx ناحیه تماس را پاک کند؟ گزینه اول یک مرحله ماسک اضافه میکند (BC به اندازه کافی پیچیده است)، گزینه دوم خطر پاک کردن پشته AlOx/SiOx توسط لیزر LCO و آسیب به سوراخهای ریز SiOx غیرفعالکننده پایین را دارد (فقط پاک کردن AlOx/SiNx بهعنوان غیرمخرب برای poly/SiOx تأیید شده است؛ پشته AlOx/SiOx تأیید نشده است).
همچنین، رکورد 27.62% گلدن استون از «غیرفعالسازی جلویی a-Si دوپشده با گرادیان B + a-SiOx دوپشده با O» استفاده کرد، با سمت P بر اساس منطق HJT بهجای TOPCon. آیا HIBC (سمت P مبتنی بر HJT + سمت N مبتنی بر TOPCon) زودتر از BC تمام-TOPCon (هر دو انگشت p و n با poly/SiOx) به 28% میرسد؟ خط 28.13% لانگی نشان میدهد HIBC برنده شده است، اما سادگی دستگاه BC تمام-TOPCon (poly در هر دو سمت N و P، با آنیل مشترک) ممکن است در هزینه بلندمدت برنده شود. این دو زیرمسیر BC در آینده بر سر مصالحه «سقف غیرفعالسازی در برابر پیچیدگی فرآیند» با هم برخورد خواهند کرد.
چهار مقاله پشت سر هم (Das 25.4 ← JinKo 26.66 ← JinKo 26.34 ← Golden Stone 27.62 / LONGi 28.13)، و منطق پشتی سهنسلی TOPCon از 25%→26%→27%+ کامل است: غیرفعالسازی سوراخهای ریز ← بلوک دولایه Ag + نازکسازی ← بینانگشتی BC + وسط ناحیهای + ترکیب اثر میدانی.
دیدگاه Ooitech
ایده وسط ناحیهای هوشمندانه است، اما صادقانه بگویم، مبارزه سختتر روی خط تولید است، نه روی کاغذ طراحی. کاهش J₀,metal از 2400 به حدود 400 به این معنی است که دوز لیزر LCO، فریت خمیر و پروفایل پخت شما باید در هر انگشت و هر ویفر تحمل را حفظ کنند — و این به همان اندازه یک مشکل تکرارپذیری خط ماژول است که فیزیک سلول. چه صنعت ابتدا به BC تمام-TOPCon برسد یا HIBC، پنجره فرآیند در هر صورت کوچکتر میشود، بنابراین اندازهشناسی و کنترل حرارتی روی پشته پشتی به نگهبانان واقعی تبدیل میشوند. افرادی که خطوط تولید ماژول میسازند یا ارتقا میدهند میتوانند بسیاری از این مصالحههای پخت و لمینیشن را در کانال یوتیوب Ooitech در www.youtube.com/ooitech.
