فناوری سلول خورشیدی TBC (تماس پشتی TOPCon): راهنمای کامل فرآیند
بررسی اجمالی فناوری
محتوای زیر فقط برای مرجع به اشتراک گذاشته شده است. در صورت وجود هرگونه نقض فنی یا راهنمایی نادرست، با نویسنده تماس بگیرید تا حذف یا اصلاح شود.
سلول TBC چیست؟
TBC مخفف TOPCon Back Contact است. این فناوری غیرفعالسازی TOPCon (اکسید تونلی به همراه پلیسیلیکون) را با ساختار تماس پشتی درهمرفته IBC ترکیب میکند، بنابراین به آن سلول POLO-IBC نیز میگویند.
این فناوری غیرفعالسازی اکسید تونلی / پلی-Si TOPCon را با آرایش تماس پشتی IBC ادغام میکند. نتیجه، غیرفعالسازی قوی پشتی TOPCon به همراه مزیت IBC یعنی عدم سایهاندازی خطوط شبکه جلویی است، به طوری که تمام جمعآوری جریان به پشت منتقل میشود. این امر منجر به ولتاژ مدار باز بالاتر و جریان اتصال کوتاه بالاتر میشود. این یکی از مسیرهای اصلی بازده بالای نوع N برای نسل بعدی است.
مزایای اصلی
بدون خطوط شبکه فلزی در جلو، بنابراین تلفات سایهاندازی جلو حذف شده و Isc افزایش مییابد
غیرفعالسازی تونلی TOPCon بازترکیب پشتی را کاهش داده و Voc را افزایش میدهد
آرایش تماس پشتی درهمرفته P/N مسیر جمعآوری حاملها را بهینه کرده و مقاومت سری را کاهش میدهد
در مقایسه با TOPCon استاندارد و IBC استاندارد، کیفیت غیرفعالسازی و یکپارچگی ساختاری را متعادل میکند
سازگار با بیشتر تجهیزات اصلی خطوط نوع N موجود، بنابراین فرآیند میتواند به تدریج ارتقا یابد
مقایسه با سلولهای معمولی
TOPCon استاندارد: سایهاندازی خطوط شبکه جلو، غیرفعالسازی TOPCon در تمام سطح پشتی
IBC استاندارد: ساختار تماس پشتی، اما غیرفعالسازی بر پایه اکسید سیلیکون / نیترید سیلیکون، بدون غیرفعالسازی تونل پلی-Si
TBC (POLO-IBC): ساختار تماس پشتی IBC به همراه غیرفعالسازی تونل TOPCon یکپارچه، بنابراین هم ساختار و هم غیرفعالسازی بهینه شدهاند
نمای کلی فرآیند کامل
ورود ویفر → پیشتمیزکاری / حذف آسیب اره → رسوب اکسید تونل پشتی + پلی-Si (LPCVD) → رسوب ماسک SiN پشتی → اولین باز کردن لیزر پشتی (ناحیه بور) → دوپینگ بور (p-poly) → دومین باز کردن لیزر پشتی (ناحیه فسفر) → دوپینگ فسفر (n-poly) → تمیزکاری برای حذف انتشار دورتادور / BSG / PSG → رسوب لایه غیرفعالسازی پشتی → چاپ ماسک مومی برای محافظت از پشت → بافتسازی جلو + اچ جداسازی P/N → رسوب لایه ضدبازتاب و غیرفعالسازی SiN جلو و پشت → چاپ صفحه فلزی الکترود پشتی → تف جوشی → تست الکتریکی → دستهبندی و بستهبندی
مشخصات دقیق فرآیند
3.1 تمیزکاری و پولیش (پیشتمیزکاری + حذف آسیب اره)
هدف: حذف لایه آسیب اره، ناخالصیهای فلزی سطحی، ذرات و روغن؛ پولیش یک یا دو طرفه ویفر برای به دست آوردن پایه سیلیکونی تمیز و صاف و حفظ یکنواختی رسوب لایه تونل بعدی.
تجهیزات اصلی: خط تمیزکاری و پولیش مرطوب درونخطی، مخزن پولیش قلیایی، مخزن تمیزکاری اسیدی.
مواد شیمیایی کلیدی: قلیایی قوی (NaOH/KOH)، HF، HCl، IPA، افزودنی بافتساز، سورفکتانت.
موارد نظارت کلیدی:
کاهش وزن پولیش: ترازوی الکترونیکی
بازتاب سطحی: تستر بازتاب
طول عمر حاملهای اقلیت iVoc: تستر طول عمر گذرا WCT-120
تصویربرداری بازترکیب حامل: تستر PL (R3-PL)
زبری و تمیزی سطح: میکروسکوپ نوری
کنترل کیفیت: حذف کامل آسیب اره، بدون لکه یا پله روی سطح، کاهش وزن یکنواخت، بدون افت محسوس طول عمر.
3.2 رسوب اکسید تونل + پلی-Si
هدف: رشد یک اکسید تونل فوقنازک (SiO₂) و سپس یک لایه پلی-Si ذاتی در پشت ویفر، تشکیل ساختار غیرفعالسازی هسته TOPCon برای غیرفعالسازی میدانی و شیمیایی قوی و بازترکیب پشتی کم.
تجهیزات اصلی: لوله LPCVD.
منابع گاز: SiH₄، O₂، N₂ (حامل / پاکسازی).
موارد کلیدی:
ضخامت پلی-سی: تستر ضخامت پلی، الیپسومتر
ضخامت اکسید تونل: ECV، الیپسومتر
iVoc (WCT-120)
یکنواختی PL
مقاومت ورقهای (پایش پلی ذاتی قبل از دوپینگ)
کنترل کیفیت: اکسید فوقنازک و یکنواخت، پلی-Si متراکم و بدون حفره، سازگاری ضخامت خوب در سراسر ویفر.
3.3 رسوب ماسک SiN پشتی
هدف: رسوب یک لایه نیترید سیلیکون متراکم (SiNₓ) روی پلی-Si ذاتی به عنوان ماسک مسدودکننده برای مراحل بعدی باز کردن لیزر و دوپینگ، که امکان ایجاد نواحی دوپینگ انتخابی را فراهم میکند.
تجهیزات اصلی: PECVD.
منابع گاز: SiH₄، NH₃، N₂.
موارد کلیدی: ضخامت SiN (الیپسومتر طیفی)، ضریب شکست و یکنواختی، iVoc، یکنواختی PL.
کنترل کیفیت: ماسک متراکم، بدون حفره، ضخامت یکنواخت برای تضمین ایزولاسیون دوپینگ.
3.4 اولین باز کردن لیزر پشتی (پنجره انتشار بور)
هدف: حذف انتخابی ماسک SiN روی ناحیه انتشار بور با استفاده از لیزر موضعی در حالی که پلی-Si ذاتی زیرین حفظ میشود، باز کردن پنجره برای پلی نوع p بعدی.
تجهیزات اصلی: سیستم باز کردن لیزر فیبری / نانوثانیه یا پیکوثانیه، ابزار الگوسازی لیزر با دقت بالا.
تنظیم فرآیند: تنظیم توان لیزر، نرخ تکرار، سرعت اسکن و همپوشانی نقطه به طوری که فقط ماسک SiN بالایی حذف شود و پلی-Si ذاتی زیرین آسیب نبیند، پایه غیرفعالسازی دست نخورده باقی بماند.
مشخصهیابی کلیدی: بررسی میکروسکوپ نوری شکل شیار، یکپارچگی لبه و اینکه آیا لایه پلی سوخته است.
3.5 دوپینگ بور پشتی (p-poly)
هدف: انتشار بور در پلی-Si ذاتی در ناحیه باز شده برای تبدیل آن به پلی دوپ شده نوع p (p-poly) و تشکیل BSG روی سطح. BSG بعداً به عنوان ماسک مسدودکننده طبیعی برای انتشار فسفر عمل میکند.
تجهیزات اصلی: کوره انتشار بور لولهای.
محیط فرآیند: منبع مایع BBr₃؛ محیط O₂، N₂.
مشخصهیابی کلیدی: مقاومت ورقهای ناحیه p، یکنواختی دوپینگ، یکپارچگی پوشش BSG، یکنواختی دوپینگ PL.
کنترل کیفیت: دوپینگ بور کافی، مقاومت ورقهای یکنواخت، BSG پیوسته و کامل بدون شکاف موضعی.
باز شدن لیزری پشت ۳.۶ ثانیه (پنجره انتشار فسفر)
هدف: حذف ماسک SiN باقیمانده برای نمایان کردن پلی-Si ذاتی دوپنشده به عنوان ناحیه دوپ فسفر نوع n، در حالی که لایه BSG تشکیلشده از آسیب لیزر محافظت میشود.
تجهیزات اصلی: سیستم لیزری الگوسازی/باز کردن.
تمرکز فرآیند: کنترل دقیق انرژی لیزر برای جلوگیری از نفوذ به لایه BSG و حفظ مرز جداسازی تمیز بین نواحی P و N.
۳.۷ دوپ فسفر پشت (n-poly)
هدف: انتشار فسفر در پلی-Si ذاتی پنجره دوم برای تشکیل پلی دوپ سنگین نوع n (n-poly). BSG تشکیلشده در مرحله قبل به عنوان ماسک خودتراز عمل کرده و از نفوذ فسفر به ناحیه p-poly جلوگیری میکند و جداسازی خودکار نواحی P/N را فراهم میآورد.
تجهیزات اصلی: کوره انتشار فسفر لولهای.
محیط فرآیند: منبع مایع POCl₃؛ محیط O₂، N₂.
اصل کلیدی: BSG باقیمانده به عنوان سد انتشار طبیعی عمل کرده و از آلودگی ناحیه p-poly توسط فسفر جلوگیری میکند. پس از انتشار فسفر، BSG تا حدی به اکسید مخلوط بور-فسفر تبدیل میشود که جداسازی را بیشتر تقویت میکند.
ویژگیهای کلیدی: مقاومت ورقهای ناحیه n، جداسازی مرز P/N، پایش روند نشتی.
۳.۸ تمیزکاری برای حذف انتشار دورتادور (حذف BSG/PSG)
هدف: حذف شیمیایی تمام BSG، PSG و باقیماندههای سطحی، و حذف لایههای انتشار دورتادور و دوپ جانبی لبهها برای جلوگیری از نشتی لبه.
تجهیزات اصلی: خط تمیزکاری مرطوب درونخطی.
مواد شیمیایی کلیدی: عمدتاً HF، همراه با افزودنیهای اسیدی و سیستم اسید بافر.
کمکهای فرآیند: دمیدن هوای خشک تمیز، خشککن هوای گرم.
کنترل کیفیت: حذف کامل شیشه اکسید، سطح تمیز بدون باقیمانده، بدون باقیمانده دورتادور در لبهها.
۳.۹ لایهگذاری فیلم محافظ غیرفعالسازی SiN پشت
هدف: لایهگذاری فیلم محافظ غیرفعالسازی SiN بر روی ساختار پلی P/N بینانگشتی پشت برای غیرفعالسازی و محافظت از ناحیه تماس پشت و جلوگیری از حمله شیمیایی در مراحل بعدی.
تجهیزات اصلی: PECVD.
منابع گاز: SiH₄، NH₃، N₂.
ویژگیها: ضخامت SiN، ضریب شکست، یکنواختی فیلم.
۳.۱۰ پوشش ماسک مومی پشت (ماسک محافظ)
هدف: پوشش کامل پشت با لایه محافظ موم به روش چاپ سیلک برای محافظت از ساختار تماس پشتی P/N و لایه SiN، جلوگیری از حمله اچ جلویی به لایههای عملکردی پشت.
تجهیزات اصلی: چاپگر سیلک (ایستگاه چاپ موم).
نظارت کنترلی: چاپ کامل موم، بدون چاپ پرشی، بدون حفره، لبهبندی خوب تا پشت در طول فرآیند محافظت شود.
3.11 اچ شیمیایی جلو + حذف موم و تمیزکاری
هدف:
حذف آلودگی اضافی و لایههای آسیبدیده از روی سطح جلوی ویفر
بافتدهی سطح جلو برای تشکیل سطح هرمی و کاهش بازتاب جلو
ایجاد ایزولاسیون لبه بین نواحی P و N پشت از طریق اچ جانبی برای کاهش نشتی لبه
در نهایت حذف ماسک موم پشت برای نمایان شدن ساختار کامل تماس پشتی
تجهیزات اصلی: خط اچ و بافتدهی تر دوطرفه.
مواد شیمیایی کلیدی: قلیایی قوی (NaOH)، HF، افزودنی بافتدهی، اچکننده بافر.
منابع گاز: هوای فشرده تمیز، دمش N₂.
کنترل کیفیت: بافتدهی یکنواخت جلو، مورفولوژی هرمی مطلوب، ایزولاسیون مناسب P/N، بدون مسیر نشتی، حذف تمیز موم بدون باقیمانده.
3.12 لایه ضدبازتاب و غیرفعالسازی SiN جلو و پشت
هدف: رسوب لایه ضدبازتاب و غیرفعالسازی SiN روی سطح جلو برای کاهش بازتاب و غیرفعالسازی سطح؛ افزودن و بهینهسازی لایه غیرفعالسازی پشت برای بهبود بیشتر غیرفعالسازی و قابلیت اطمینان.
تجهیزات اصلی: PECVD.
منابع گاز: SiH₄، NH₃، N₂.
مشخصهیابی: ضخامت لایه جلو و پشت، ضریب شکست، طول عمر حاملهای اقلیت، بازتاب.
3.13 چاپ و پخت الکترود پشت
هدف: چاپ الکترودهای نقره-آلومینیوم روی ناحیه P پشت و الکترودهای نقره روی ناحیه پلی نوع n برای تشکیل الکترودهای مثبت و منفی پشتی بینانگشتی، سپس استفاده از پخت دمای بالا برای ایجاد تماس اهمی بین فلز و پلی-Si دوپ شده.
تجهیزات اصلی: چاپگر سیلک مخصوص تماس پشتی، کوره پخت خطی.
مراحل کلیدی: چاپ الگوی الکترود پشت با تراز → خشک کردن → پخت دمای بالا (تشکیل تماس اهمی).
3.14 بازرسی و دستهبندی نهایی
محتوای فرآیند: بازرسی EL (نقص، ترکهای ریز، نشتی)، تست الکتریکی IV (Voc، Isc، FF، Eff)، بازرسی ظاهری، درجهبندی و دستهبندی، بستهبندی و انبارداری.
تجهیزات بازرسی: تستر EL، تستر IV، ایستگاه بازرسی ظاهری.
چالشهای کلیدی و نکات قابل توجه
بخشهای دشوار فناوری TBC چیست و توجه باید به کجا معطوف شود؟
کنترل یکنواختی ضخامت اکسید تونل فوقنازک دشوار است
دو مرحله باز کردن لیزر نیاز به دقت تراز بسیار بالایی دارند
حفظ ماسک خودتراز BSG سالم، هسته فرآیند است
حکاکی ایزولاسیون درهمتنیده P/N مستعد نشتی لبه است
چاپ الکترود تماس پشتی نیاز به دقت تراز بالاتری نسبت به سلولهای معمولی دارد
مدیریت کاهش طول عمر حاملهای اقلیت در کل فرآیند دشوار است
پارامترهای کلیدی SPC برای نظارت
ضخامت اکسید تونل و ضخامت پلی-Si
مورفولوژی باز شدن لیزر و انحراف تراز برای هر دو مرحله
یکنواختی مقاومت ورقهای نفوذ بور و فسفر
ردیابی iVoc و طول عمر حاملهای اقلیت PL در کل فرآیند
بازتابندگی جلو و مورفولوژی بافتدهی
ترکهای ریز EL، نشتی و وضعیت ایزولاسیون لبه
دیدگاه Ooitech
TBC به جزئیات وابسته است و ماسک خودتراز BSG قهرمان خاموش اینجا است، زیرا اجازه میدهد نواحی فسفر و بور بدون نیاز به مرحله ماسک سوم خود را مرتب کنند. چیزی که بیشتر در خطوط ماژول نظارت میکنیم این است که این سلولهای تماس پشتی با Voc بالا چگونه در مراحل بعدی اتصال رشتهای و لمینیت رفتار میکنند، زیرا متالیزاسیون تمام پشتی آنها بازی اتصال را تغییر میدهد. اگر میخواهید خطوط واقعی ماژول نوع N را در حال کار ببینید، کانال YouTube ما www.youtube.com/ooitech دارای فیلمهای کارخانهای است که ارزش دیدن دارند.
