چرا ساخت سلولهای BC دشوار است: فرآیند دو مرحلهای خودماسکشونده AIKO توضیح داده شده است
فهرست مطالب
بخش سخت یک سلول خورشیدی back-contact (BC) قسمت جلویی نیست. بلکه پشت است، جایی که دو تماس پسیوکننده با دوپینگ مخالف باید در سراسر همان ویفر به تناوب قرار بگیرند و شرایط فرآیندی که مناسب یکی از آنهاست معمولاً دیگری را خراب میکند. پاسخ AIKO’s — آنچه شرکت فرآیند دو مرحلهای خودماسکشونده مینامد و پوشش صنعتی چینی آن را SeparaTech مینامد — این است که از تلاش برای تشکیل هر دو تماس در یک مرحله دست بردارد و بگذارد فیلمهای نفوذی که به هر حال تشکیل میشوند نقش ماسک را ایفا کنند. این یک استدلال تولیدی است، نه استدلال مواد، و دقیقاً به همین دلیل ارزش خواندن از منظر ماژول را دارد.
دشواری در پشت است
BC هر دو قطبیت را به پشت منتقل میکند، بنابراین هیچ چیزی جلوی سلول را سایه نمیاندازد و هیچ تماس فلز–سیلیکون جلویی برای بازترکیب وجود ندارد. این تمام هدف این معماری است و همچنین منشأ مشکل است: پشت اکنون باید الگوی درهمبافتهای از تماس نوع P، جداسازی، تماس نوع N را حمل کند که در سراسر ویفر تکرار میشود.
در یک سلول BC با تماس پسیوکننده، هر یک از این نواحی ممکن است شامل یک اکسید تونل فوقنازک، یک لایه پلیسیلیکون دوپشده و یک تماس فلزی موضعی باشد. دو قطبیت چیزهای یکسانی نمیخواهند:
- ضخامت اکسید. پنجرهای که تونلزنی خوب و پسیواسیون خوب میدهد برای سمت دوپشده با بور و سمت دوپشده با فسفر یکسان نیست.
- ضخامت و دوپینگ پلیسیلیکون. پلیSi نوع N+ و P+ پروفایلهای دوپانت بهینه متفاوت و حساسیت متفاوتی به بودجه حرارتی دارند.
- عمق نفوذ و بازپخت. بازپختی که یک ناحیه را متبلور و فعال میکند میتواند حالت سطحی ناحیه دیگر را مختل کند.
- نقصهای سطحی و تماس فلزی. مقاومت تماس و بازترکیب در دو سمت رفتار متفاوتی دارند.
این تناقض اصلی تولید BC را ایجاد میکند. دستگاه هر ناحیه را در نقطه بهینه خودش میخواهد. یک جریان متعارف میخواهد یک مجموعه شرایط فرآیندی هر دو را پوشش دهد تا تعداد مراحل ماسک، الگودهی، اچ، تمیزکاری و حذف کاهش یابد.
یک مرحله در برابر دو مرحله
AIKO رویکرد متعارف را به عنوان فرآیند یک مرحلهای معرفی میکند: تشکیل اکسید تونل و لایه پلیسیلیکون برای هر دو قطبیت با هم، سپس الگودهی. استدلال علیه آن ساده است — یک دستور پخت که برای پلیSi نوع N+ درست است لزوماً برای پلیSi نوع P+ درست نیست و تنظیم ضخامت اکسید، دوپینگ یا بودجه حرارتی برای نجات سمت P میتواند سمت N را از دست بدهد. آنچه در نهایت به دست میآید سازشی بین این دو است.
| رویکرد | نحوه برخورد با نواحی P و N | پیامد |
|---|---|---|
| یک مرحلهای متعارف | تشکیل اکسید، رسوبگذاری و مراحل حرارتی عمدتاً بین دو قطبیت مشترک | مراحل کمتر، اما سازش فرآیندی در مرز P/N |
| دو مرحلهای AIKO (SeparaTech) | تماس پسیوکننده نوع P ابتدا تشکیل میشود؛ سپس نواحی تعریف و تماس پسیوکننده نوع N بعداً تشکیل میشود | سازماندهی فرآیند بیشتر، اما هر ناحیه پنجره بهینهسازی خودش را دارد |
توصیف خود AIKO’s از نتیجه این است که جدا کردن این دو اجازه میدهد هر سمت به طور مستقل بهینه شود که کیفیت پسیواسیون و در نتیجه بازده را بالا میبرد؛ شرکت اعلام میکند که این فرآیند پایه سلولهای ABC بالای 27% را در تولید انبوه گذاشته است. این یک ادعای شرکتی است که در مطالب منتشرشده خود AIKO مطرح شده نه توسط یک آزمایشگاه مستقل و باید به همین شکل خوانده شود.
فرآیند به ترتیب
بر اساس توصیف فرآیند که در پوشش صنعتی چینی میچرخد و به متن پتنت AIKO و مواد عمومی استناد میکند، جریان تقریباً به این صورت است:
- تشکیل تماس پسیوکننده نوع P ابتدا — اکسید تونل، پلیسیلیکون دوپشده با بور، ناحیه P+ — با تشکیل شیشه بوروسیلیکات (BSG) روی سطح به عنوان محصول جانبی نفوذ بور.
- استفاده از مرحله الگودهی لیزری اول برای باز کردن موقعیتهایی که به ناحیه N و ناحیه جداسازی تبدیل میشوند.
- اچ انتخابی یا پولیش قلیایی ساختار نوع P نمایانشده در آن بازشدگیها.
- تشکیل اکسید تونل جدید و پلیسیلیکون نوع N، دوپشده با فسفر، با تشکیل شیشه فسفوسیلیکات (PSG) روی سطح.
- استفاده از مرحله لیزری دوم و حذف موضعی برای تعریف نواحی نهایی P، N و جداسازی.
قالببندی مهم این است که این یک ماده جدید نیست. همان مجموعه لایههاست که در زمان و مکان بازآرایی و سپس با الگودهی دوباره یکپارچه میشود. ادعا درباره توالی و کنترل است، نه شیمی.
فیلمهای نفوذی ماسک هستند
این بخشی است که بیشتر استدلال هزینه را حمل میکند. BSG و PSG لایههای عجیب و غریبی نیستند — آنها به طور طبیعی در حین نفوذ بور و فسفر تشکیل میشوند. در یک جریان متعارف با آنها به عنوان باقیماندهای که باید حذف شود برخورد میشود. مسیر دو مرحلهای آنها را نگه میدارد و به عنوان ماسکهای خودتراز برای الگودهی و اچ انتخابی بعدی استفاده میکند.
مزایای اعلامشده AIKO’s این است که این کار نیاز به ماسکگذاری و تمیزکاری خارجی را حذف میکند، خطر آلودگی و مصرف مواد را کاهش میدهد و پیچیدگی کلی فرآیند را قابل مقایسه با جریان یک مرحلهای نگه میدارد. شرکت همچنین بازسازی محیط حرارتی دمای بالا را از طریق شبیهسازی میدان حرارتی برای متعادل کردن جریان لایهای در برابر سینتیک پسیواسیون توصیف میکند، با کنترل دما در محدوده مثبت یا منفی 0.5 °C داخل محفظه واکنش، به علاوه یک سیستم تعادل تنش برای نگه داشتن فیلمها کمتنش و یکنواخت.
هشدار صادقانه این است که استفاده از فیلم نفوذی به عنوان ماسک ایده جدیدی نیست — متون پتنت اولیه IBC حاوی تفکر مشابهی است. آنچه در اینجا ادعا میشود ترکیب خاص فیلمها، ترتیب فرآیند، پارامترهای لیزر و توانایی حفظ همه آن در یک خط تولید است.
الگودهی لیزری: کنترل میکرونی و محدودیتهای خودش
وقتی نواحی P و N در پاسهای جداگانه تشکیل میشوند، چیزی باید تعیین کند که هر کدام کجا قرار میگیرند. این همان مرحله الگودهی لیزری است و تلورانس آن بهجای اپتیک، توسط هندسه تعیین میشود:
- فاصلهگذاری بیش از حد زیاد — سطح تولید مؤثر را از دست میدهید.
- فاصلهگذاری بیش از حد کم — هر ناهمترازی یا انتشار جانبی به خطر اتصال کوتاه تبدیل میشود و ناحیه جداسازی فضای کمتری برای انجام کار خود دارد.
اندازه ناحیه، کیفیت لبه و عرض جداسازی همگی همزمان بر مقاومت سری، بازترکیب، نشتی و بازده اثر میگذارند. لیتوگرافی میتواند تلورانس را حفظ کند، اما هزینه، تاکت و الزامات اتاق تمیز آن با یک خط فتوولتائیک 10 GW یا 20 GW سازگار نیست. لیزر اسکن پرسرعت، کنترل دیجیتال و عدم نیاز به رزیست را به ارمغان میآورد و مشکلات خود را نیز دارد: آسیب حرارتی، کندگی لبه، باقیمانده فیلم و یکنواختی در سطحی بزرگ.
گزارش نیمسال 2026 AIKO’s ظاهراً الگودهی لیزری فوقسریع را در کنار فرآیند دو مرحلهای بهعنوان یک فرآیند اصلی ABC فهرست کرده است، که نشانهای منصفانه از محل تمرکز تلاش مهندسی است.
آنچه فرآیند دو مرحلهای برطرف نمیکند
حتی با تشکیل نواحی در پاسهای جداگانه، آنها هنوز روی همان ویفر قرار دارند. مرحله دوم دمای بالا میتواند بر آنچه مرحله اول ساخته است اثر بگذارد:
- وضعیت تبلور و توزیع دوپانت لایه پلیسیلیکون اول
- اکسید تونلی که قبلاً تشکیل شده است
- پسیواسیون هیدروژنی سطح مشترک
- آلودگی متقابل بین سیستمهای بور و فسفر
- بازترکیب در ناحیه جداسازی، همترازی الگو و انتشار جانبی تحت بودجه حرارتی دوم
بنابراین توصیف دقیق این نیست که دو ناحیه مستقل میشوند. بلکه این است که ترتیب فرآیند بازطراحی میشود تا آنها را تا حد امکان از هم جدا کند و پنجره بهینهسازی مستقل هر یک را گستردهتر کند. این تمایز زمانی مهم میشود که ادعایی درباره کنتاکتهای “مستقل بهینهشده” میخوانید.
عددی که واقعاً تعیینکننده است
چارچوبی که این مقاله را فراتر از یک شرکت مفید میکند، اقتصاد است. صنعتیسازی BC تنها با بازده سلول تعیین نمیشود. عددی که اهمیت دارد این است:
افزایش بازده × بازده تولید ÷ هزینه تولید
هر مرحله اضافی الگودهی، اچ، تمیزکاری یا همترازی هر سه جمله را تغییر میدهد. هزینه سرمایهای و عملیاتی اضافه میکند، تاکت مصرف میکند و فرصت دیگری برای شکستگی ایجاد میکند. به همین دلیل مشاهده از سمت فرآیند ارزش تکرار دارد: در مقیاس گیگاوات، حذف یک ماسک یا یک مرحله تمیزکاری میتواند ارزشمندتر از 0.05% دیگر بازده آزمایشگاهی باشد. نیاز، یک سلول رکورد نیست — بلکه صدها هزار ویفر در روز با الگوی P/N همچنان همتراز است.
آنچه به خط ماژول میرسد
اینجاست که برای ما اهمیت پیدا میکند و نکتهای است که وقتی BC فقط بهعنوان یک فناوری سلول بحث میشود از دست میرود.
BC یک معماری دستگاهاست، نه یک مسیر فرآیندی واحد. HPBC، ABC، BC نوع N با کنتاکت پسیوکننده و GPC همگی از جلو یکسان به نظر میرسند — بدون الکترود جلو، حاملها در پشت جمعآوری میشوند — اما در زیر میتوانند در کنتاکت انتخابی حامل، نحوه تشکیل نواحی P و N، نحوه الگودهی آنها، ساختار جداسازی، فلزکاری و اینکه آیا جریان میتواند از یک خط TOPCon موجود استفاده مجدد کند، متفاوت باشند. ما جنبه نامگذاری آن را در آیا BC فقط یک فناوری است؟ و جنبه ساختاری را در نقشه راه فناوری BC.
پوشش دادیم.
- برای یک خط ماژول، پیامد مشخص است: سلولهایی که از جلو یکسان به نظر میرسند، برای جابهجایی یکسان نیستند.
- چیدمان و گام کنتاکت پشتی بین گونههای BC متفاوت است و این فرآیند لحیمکاری، تلورانس قرارگیری و دستور بازرسی را تعیین میکند. تغییر فرآیند در بالادست خط ماژول رخ میدهد اما پیامدهای مکانیکی آن بر خط ماژول وارد میشود. الگوی پشتی تنگتر به معنای پنجره قرارگیری تنگتر است؛ سلول نازکتر یا با تنش بالاتر به معنای تلفات جابهجایی بیشتر بین برشدهنده و لمینیتور است. خمیدگی و تاببرداشتن BC در سمت ماژول از قبل یک مسئله شناختهشده است و ما درباره و دلیل خمیدگی بیشتر سلولهای BC.
- دلیل تاب برداشتن رشتههای BC نوشتهایم. مسیر فلزکاری پشتپایان اتصالدهی را کاملاً تغییر میدهد. مشکل هزینه به الکترود پشتی منتقل میشود، به همین دلیل فلزکاری کمنقره و مبتنی بر مس و طراحیهای بدون باسبار همزمان با فرآیند جلوپایان پیش برده میشوند. بحث بدون نقره و نیاز به
- چسب عایق در پشت هر دو به استرینگر میرسند، نه به کوره.
همین قاعده اقتصادی در پاییندست نیز اعمال میشود. یک خط ماژول که استرینگر آماده BC میخرد، همان محاسبهای را انجام میدهد که سازنده سلول انجام میدهد: افزایش قابلیت × بازده تولید ÷ هزینه. ماشینی که فرآیندی اضافه میکند اما بازده تولید را کاهش میدهد، کمکی نکرده است.، رشتهکش سلول پشتتماس OSLB-1300 و آنچه نوآوری فرآیند سمت سلول برای ما تغییر میدهد، یک دسته ماشین جدید نیست. بلکه مشخصات ایستگاههای موجود است — پلتفرم برش لیزری پشتکنتاکت SC-20P
— زیرا اینها ایستگاههایی هستند که ابتدا الگوی پشتی را میبینند.
| جریان فرآیند دو مرحلهای سلول پشتکنتاکت ABC شرکت AIKO که تشکیل کنتاکت پسیوکننده نوع P و نوع N را از هم جدا میکند | مرجع |
|---|---|
| جدول زمانی و اعداد منتشرشده | نقطه عطف |
| اختراع پشتکنتاکت تمامنوع N (ABC) | جدول زمانی فناوری AIKO، 2019 |
| بازده سلول ABC به 26.5% رسید | ارائه AIKO در کارگاه پشتکنتاکت 2023 |
| خط تولید سلول ABC فاز اول 6.5 GW ژوهای در حال تولید | گزارششده در پوشش صنعت چین، 2022 |
| فرآیند دو مرحلهای خودماسکشونده بهطور عمومی بهعنوان تجاریشده توصیف شد | مطالب منتشرشده AIKO و بهروزرسانی صنعت PV Tech، جولای 2025 |
| سلولهای ABC بالای 27% بهعنوان پایه تولید انبوه اعلام شد | گزارش نیمسال ۲۰۲۶ AIKO، بهنقل از پوشش صنعت چین |
| ماژول تمامصفحه Ultra مدل G4 با حداکثر بازدهی 26% اعلام شده است، تا حدود 690 W در قالب استاندارد | اعلامیه محصول AIKO 2026 (مشخصات عرضه) |
یک هشدار که پوشش منبع بهخوبی آن را بیان میکند و ارزش نگهداشتن دارد: رقم عرضه یک محصول و رتبهبندی تجاری شخص ثالث، اندازهگیری یکسانی نیستند. تا سپتامبر ۲۰۲۶، رتبهبندیهای تجاری ماژول شخص ثالث، محصولات فهرستشده AIKO را با حداکثر بازدهی 25.0% در جایگاه نخست مشترک با LONGi قرار میدهند. مشخصات عرضه 26% و فهرست تجاری 25.0% مراحل مختلف یک محصول را توصیف میکنند و مقایسه آنها بهعنوان یک عدد یکسان اشتباه است.
مراجعه کنید.
آیا فرآیند دو مرحلهای یک ماده جدید است یا یک فرآیند جدید؟
یک فرآیند جدید. لایهها از همان خانوادهها هستند — اکسید تونلی، پلیسیلیکون دوپشده، تماس فلزی. آنچه تغییر میکند ترتیب تشکیل سمتهای P و N و نحوه تعریف نواحی پس از آن است.
چرا نمیتوان دو ناحیه را بهسادگی در یک مرحله بهینه کرد؟
زیرا چندین پارامتر کلیدی مشترک هستند. ضخامت اکسید، شرایط رسوبگذاری و بودجه حرارتی هر یک بهطور همزمان کیفیت هر دو تماس را تعیین میکنند، و بهینه برای پلیسیلیکون دوپشده با بور، بهینه برای پلیسیلیکون دوپشده با فسفر نیست. یک مرحله یعنی مصالحهای در جایی از ویفر.
منظور از خودماسکشده چیست؟
مراحل نفوذ بور و فسفر، BSG و PSG را بهعنوان محصول جانبی طبیعی روی سطح باقی میگذارند. فرآیند بهجای حذف آنها، آنها را نگه میدارد و بهعنوان ماسک برای الگودهی و اچ انتخابی بعدی استفاده میکند، که چندین مرحله خارجی ماسک، پوشش، نوردهی، حذف و تمیزکاری را حذف میکند.
آیا این هزینه BC را بهطور کامل حل میکند؟
خیر. این فرآیند به ساخت دستگاه در بخش فرانتاند میپردازد. هزینه الکترود پشتی مسئلهای جداگانه است، به همین دلیل متالیزاسیون کمنقره و مبتنی بر مس و اتصالدهی بدون باسبار بهطور موازی در حال توسعه هستند. یک سلول بسیار کارآمد که هنوز به مقدار زیادی خمیر نقره برای اتصال نیاز دارد، هنوز یک پاسخ اقتصادی کامل نیست.
آیا فرآیند بهتر سلول، خط ماژول را آسانتر میکند؟
نه بهطور خودکار. میتواند آن را سختتر کند. الگوی پشتی دقیقتر، نیاز به جایگذاری را افزایش میدهد، و هر تغییری در تنش یا ضخامت سلول بهصورت افت جابهجایی و شکستگی در خط مونتاژ ظاهر میشود. سود سمت سلول و هزینه سمت ماژول باید با هم در نظر گرفته شوند.
اطلاعات این مقاله از کجا میآید؟
سه جا، و وزن آنها متفاوت است. توصیف فرآیند، نام SeparaTech، تعداد پتنتها و چارچوب بازدهی-ضربدر-بازده از مقاله صنعت چین منتشرشده توسط 新能供应链میآید، که به متن پتنت AIKO، گزارش نیمسال ۲۰۲۶ و مواد عمومی شرکت استناد میکند. توصیف فرآیند به انگلیسی و ادعاهای مربوط به بازدهی بالای 27% از مواد منتشرشده خود AIKOمیآید، که بهعنوان بهروزرسانی صنعت توسط PV Tech بازنشر شده است — آن محتوای نوشتهشده توسط شرکت است و ما آن را بهعنوان یک ادعا و نه یک نتیجه مستقل برچسبگذاری کردهایم. ارقام بازدهی و زمانبندی ABC از ارائه AIKO در کارگاه Back Contact 2023 میآید. هیچچیز در این مقاله بر اساس اندازهگیری خود ما از یک سلول BC یا فرآیند AIKO نیست.
