معركة BC-TOPCon الأخيرة على الجانب الخلفي: حافظ على SiOx السفلي مجمدًا، وقم بتقسيم الطبقة الوسطى باستخدام AlOx/SiOx
جدول المحتويات
مقدمة المنتج
"يا تشانغ القديم، ورقة 26.34% الأمامية بالإصبع والخلفية الكاملة التلامس بطبقة مزدوجة — الخطوة التالية هي جعل الإصبع الخلفي p أيضًا على شكل إصبع، وهذا هو BC الحقيقي. لكن تحت الإصبع p، طبقة SiOx الوسطى تلك: هل نلتزم بـ SiOx النقي من 26.66، أم نستبدلها بـ AlOx/SiOx للاستفادة من تأثير المجال؟" هذا السؤال طرح هذا الصباح، مباشرة بعد أن ألقيت ورقة 26.34% في مجموعة دردشة خط الإنتاج، وبدأ رجال مشروع BC في ملاحقته.
في BC-TOPCon الحقيقي، لا يمكن المساس بـ SiOx السفلي — الذي ينمو فيه الثقوب الممررة للتخميل. لكن طبقة "SiOx الوسطى"، التي كانت وظيفتها الأصلية حجب Ag وتخفيف طبقة الإيقاف، يمكن تقسيمها حسب المنطقة بمجرد تموضع الأصابع p. المناطق غير الملامسة تذهب إلى AlOx/SiOx للاستفادة من تأثير المجال. مناطق التلامس، مباشرة تحت المعجون، تحتفظ بـ SiOx النقي لمنع انتشار B من الانفجار. هذا التبديل الواحد هو أكبر شريحة يمكنك أكلها على الجانب الخلفي ضمن القفزة المطلقة 1.3% من 26.34% إلى 27.6%+.
المعايير الفنية
أولاً، المعياران 27%+ على الطاولة
Zheng, Z. وآخرون. تعظيم استخراج الناقلات في خلايا السيليكون الشمسية الهجينة الخلفية الملامسة. Nature (2026). https://doi.org/10.1038/s41586-026- (جامعة بكين للتكنولوجيا + Golden Stone Energy، معتمدة 27.62%)
LONGi HIBC، 28.13%، ISFH CalTeC أبريل 2026 (LONGi HIBC 2.0، مسار HPBC، سجل جديد). مبني على HIBC 1.0 (Wang G. وآخرون، Nature 647، 369–374، 2025، DOI:10.1038/s41586-025-09681-w، 27.81%) مع تكرار iPET + LIC؛ الورقة قيد الإصدار، الشهادة على الموقع الرسمي لـ LONGi.
| المقياس | JinKo 26.66% (n-TOPCon ثنائي الوجه) | BJUT + Golden Stone 27.62% (HBC) | LONGi HIBC 28.13% |
|---|---|---|---|
| البنية | بورون أمامي + خلفي n-TOPCon تلامس كامل بطبقة مزدوجة | أمامي a-SiOx + خلفي p/n متشابك (HBC) | أمامي HJT-P + خلفي TOPCon-N إصبع (HIBC) |
| Voc (mV) | 744.6 | 740 | — |
| Jsc (mA/cm²) | ~41.2 تقديري | 42.54 | — |
| FF (%) | 85.57 | 87.73 | — |
| خطوة رئيسية | طبقة مزدوجة SiOx/بولي + حجب Ag | تمريسل أمامي متدرج B-مشوب a-Si + O-مشوب a-SiOx | تمريسل هجين ثنائي القطب (P-جانب a-Si:H + N-جانب بولي) |
انتبه إلى FF البالغ 87.73%. 26.66% يصل فقط إلى 85.57%. فجوة FF المطلقة البالغة 2% ليست شيئًا يمكن لـ "طبقة مزدوجة خلفية" وحدها تعويضه. تأتي من تحسين هندسة الأصابع الخلفية، وتظليل خالٍ من الشبكة على السطح الأمامي، ودفع إعادة التركيب التلامسي إلى مستوى 400-500 fA/cm² (المزيد أدناه).
المزايا التقنية
كيف تتغير طبقة SiOx/بولي المزدوجة عند توطين أصابع p
كل من "الطبقتين المزدوجتين" 26.66% و26.34% لهما خلفية تلامس كامل — يغطي البولي كامل السطح الخلفي، ويمتد SiOx الأوسط كطبقة مستمرة واحدة. بمجرد أن يجعل BC الحقيقي كلاً من الخلف-n والخلف-p على شكل أصابع، تتحول البنية من "بطانية" إلى "متشابكة"، ويجب إعادة تقسيم هذين المنطقين.
SiOx السفلي (~1.x نانومتر، موقع النفق) — لا يتحرك أبدًا.
هذه هي الأرض الأصلية لورقة تمرير الثقوب Das Solar. تنمو ثقوبًا حاملة للأكسجين بفئة 10¹² cm⁻²، ودفع J₀ إلى 2-4 fA/cm² يعتمد عليها.
في BC، يواجه SiOx السفلي تحت إصبع p بولي مشوب بـ B، وليس P. B يجلس مع Dit أعلى عند واجهة Si/SiO₂، وانفصال B يفسد تكافؤ SiOx. لذا فإن SiOx السفلي على جانب إصبع p يريد فعليًا أن يكون أسمك قليلاً من جانب إصبع n (+0.2-0.3 نانومتر)، مع معالجة مسبقة عند 1050°C لتنشيط B وسحب التبلور إلى 98% (الخط الأساسي الذي تعطيه ورقة 26.34%).
SiOx الأوسط (في الأصل 1.5 نانومتر، موقع حجب Ag) — في BC، يمكن تقسيم المادة إلى مناطق.
هذا هو المتغير الأساسي. الأوسط في 26.66/26.34 هو SiO₂ حراري نقي، أحادي الوظيفة (حجب Ag + ترقيق طبقة الإيقاف). تحت بنية BC المتشابكة، تواجه منطقة إصبع p نقطتي ألم جديدتين لم تكن التلامس الكامل مضطرًا لمواجهتهما.
نقطة الألم أ: جانب p-TOPCon ضعيف طبيعيًا في تأثير المجال. الشحنة الثابتة من B عند واجهة Si/SiO₂ موجبة (عكس جانب n+). SiOx النقي لا يعطي تمريسل تأثير مجال على جانب p، لذا عليك استعارة شحنة سالبة من طبقة AlOx خارجية.
نقطة الألم ب: إعادة اتحاد التلامس المعدني J₀,metal تحت الإصبع p هي سقف كفاءة الخلايا الخلفية المتصلة (BC). الخلايا الخالية من الفضة اليوم تقع عند تلامس Al مع J₀,metal حوالي 2400-2500 fA/cm²، وهو ما يقابل كفاءة ~25.9%. للوصول إلى مستوى نظام الفضة 26.8%، يجب خفض J₀,metal إلى أقل من 400-500 fA/cm².
الطبقة الوسطى من SiOx النقي لا يمكنها التعامل مع A. استبدالها بالكامل بـ AlOx/SiOx يخطو على لغم أرضي آخر.
AlOx/SiOx كطبقة نفق فخ، ولكن كطبقة وسطى قد تكون حلوى
هناك سيناريوهان يختلطان في الأدبيات ويجب فصلهما.
السيناريو 1: AlOx يستبدل SiOx السفلي مباشرة كطبقة نفق. عمل كاور (Solar Energy Materials 2021) هو القصة التحذيرية هنا:
طبقات AlOx و AlOx/SiOx المزدوجة كطبقات نفق تعزل بشكل أسوأ من SiOx النقي.
الآلية: AlOx/SiOx يعزز بشكل ملحوظ انتشار B ويقمع انتشار P. يتراكم B في "خزان" في منطقة AlOx ثم يندفع إلى c-Si — ضربة مزدوجة من إعادة اتحاد أوجير وعيوب أزواج B-O.
علاوة على ذلك، ينتشر Al من AlOx إلى c-Si مكونًا مستويات عميقة، لذا يرتفع إعادة اتحاد SRH أيضًا.
لذا لا يمكن استبدال SiOx السفلي بـ AlOx إطلاقًا — هذا هو السبب الجذري لعدم تحرك خطوط الأساس 26.66/26.34، وهو بالضبط سبب تشغيل LONGi HIBC "جانب P مع a-Si:H (منطق HJT)، جانب N مع poly (منطق TOPCon)." جانب P ببساطة يتجاوز إعداد SiOx/poly ويسلك طريق HJT غير المتبلور + الهيدروجين لتجنب فخ B-SiOx.
السيناريو 2: AlOx/SiOx يجلس في الموضع "الأوسط" (بدون نفق، فقط تأثير المجال + حجب الفضة). هذه هي لعبة BC فقط:
SiOx السفلي (1.x نانومتر) يبقى SiO₂ حراريًا نقيًا، ينمو الثقوب الصغيرة المعزولة.
فوق البولي الداخلي (p+، تبلور عالي)، تحت البولي الخارجي (p++، مشوب بشدة للمعدنة) يجلس SiOx النقي الأوسط (1-1.5 نانومتر).
في المناطق غير الملامسة (بين الأصابع، وداخل الأصابع بعيدًا عن العجينة)، يتحول الوسط إلى كومة AlOx فائقة الرقة (2-4 نانومتر) / SiOx (1 نانومتر). الشحنة الثابتة السالبة لـ AlOx ~10¹²-10¹³ سم⁻² تمنح الإصبع p تأثير مجال وتضغط Dit على جانب p-TOPCon.
في مناطق التلامس (تحت فتحة العجينة)، يحتفظ الوسط بـ SiOx النقي — لمنع AlOx من السماح لانتشار B بالانفجار أثناء الحرق (عجينة الفضة تحترق عند 700-800 درجة مئوية، وAlOx يصبح غير مستقر فوق 550 درجة مئوية عندما يتفكك Si-H).
لا توجد بيانات عامة للمقطع العرضي BC لهذه "المنطقة الوسطى المقسمة" حتى الآن، لكن سلسلة المنطق صحيحة. a-SiOx:H/AlOx:H بسمك 6nm/12nm على التخميل الأمامي من النوع n يعمل بالفعل بـ τeff 5.1 مللي ثانية بدون معالجة حرارية، مما يشير إلى أن AlOx غير الملامس مباشرة لـ c-Si (مع وجود a-SiOx أو SiOx بينهما) يسمح بتعاون تأثير المجال والتخميل الكيميائي. منطقة عدم التلامس لإصبع p في BC هي بالضبط تلك الحالة: SiOx السفلي يفصل c-Si، وAlOx/SiOx الأوسط يفصل البولي الداخلي، وAlOx لا يلامس c-Si أبدًا، ومسار انتشار B محجوب بحاجزين، SiOx السفلي بالإضافة إلى البولي الداخلي — أكثر أمانًا بكثير من AlOx كطبقة نفق مباشرة.
تطبيق المنتج
ثلاث خطوات داعمة لتوطين إصبع p (الزيادة من 26.34 إلى 27.6)
| الخطوة | خط الأساس 26.34% | زيادة توطين إصبع p في BC | الاختناق المعالج |
|---|---|---|---|
| SiOx سفلي | تلامس كامل 1.8 نانومتر (جانب p-TOPCon) | 1.8→2.0 نانومتر تحت إصبع p (مضاد لتثبيت B)، 1.3-1.5 نانومتر تحت إصبع n | ترسب B يدمر SiOx |
| SiOx الأوسط | SiOx نقي 1 نانومتر (في الموقع) | مقسم: منطقة عدم التلامس AlOx(3nm)/SiOx(1nm)، منطقة التلامس SiOx نقي 1 نانومتر | تأثير مجال ضعيف في جانب p |
| البولي الخارجي | 90 نانومتر p++، معجون معادن قلوية | فتح LCO بالليزر تحت إصبع p، يفتح فقط AlOx/SiNx دون الإضرار بالبولي/SiOx (تم التحقق من ثبات iVoc) | J₀,معدن 2400→400 |
| المعالجة الحرارية | معالجة مسبقة 1050°C، تبلور 98% | نفس الشيء، لكن نافذة المعالجة المشتركة لإصبعي p/n يجب أن تتسامح — جانب P 880-920، جانب B 1050، تقسيم عند ~950-980°C معالجة طويلة | تعارض الميزانية الحرارية |
| المعدنة | معجون Ag معادن قلوية (4wt% Na₂O/K₂O) | تلامس Al بدون فضة أو معجون مختلط Ag-Al، حرق إصبع p عند 700°C J₀,معدن ~2400، إصبع n ~2500 بنفس الظروف | بدون فضة + ضغط J₀,معدن إلى 400 |
بيانات BC الخالية من الفضة مهمة: بعد فتح الليزر (LCO) ينخفض iVoc بالكاد ويظهر رامان عدم وجود إشارة غير متبلورة، مما يثبت أن "فتح النافذة دون كسر طبقة الباسيفيشن poly/SiOx" ممكن — وهذا هو الأساس العملياتي لـ "الحفاظ على SiOx النقي في مناطق التلامس + نافذة معجون LCO" تحت إصبع p في BC. لكن J₀,metal البالغة 2400 fA/cm² تقابل فقط كفاءة 25.9%. تلك الفجوة المطلقة البالغة 0.9% مقارنة بنظام الفضة 26.8% تلتهمها بالكامل إعادة التركيب عند التلامس. العائق للقفزة التالية ليس طبقة الباسيفيشن، بل المعدنة.
إذن ما الذي يتصارع عليه الجانب الخلفي حقًا في تلك القفزة الأخيرة إلى 27%؟
اصطف جميع الأجيال الأربعة — Das 25.4 ← JinKo 26.66 ← JinKo 26.34 ← Golden Stone 27.62 / LONGi 28.13:
جيل 25.4%: الجانب الخلفي تصارع على "شخصية الثقوب النانوية" في SiOx السفلي (الباسيفيشن مقابل إعادة التركيب)، حيث نمت الأكسدة الثنائية الخطوة LPCVD ثقوبًا باسيفيشنية من فئة 10¹².
جيل 26.66%: الجانب الخلفي تصارع على الطبقة المزدوجة SiOx/poly + حاجز الفضة SiOx الأوسط + التنحيف بالليزر، مما حل تدهور المعدنة والامتصاص الطفيلي.
جيل 26.34%: تلامس كامل خلفي p-TOPCon بطبقة مزدوجة + معجون فلز قلوي + تلدين مسبق عند 1050°C، يقضم في ترسب البورون على جانب p والمعدنة.
جيل 27.6%+ (BC): تلامس خلفي متناوب p/n، SiOx سفلي مضبوط حسب القطبية (جانب p 2.0 / جانب n 1.3) + وسط مقسم (AlOx/SiOx غير تلامسي للتأثير الميداني، SiOx نقي للتلامس) + فتح LCO دون الإضرار بالباسيفيشن + معدنة خالية من الفضة/منخفضة الفضة تضغط J₀,metal إلى 400.
نقطة غير بديهية: فوق 27%، في "مزيج التأثير الميداني + الطبقة المزدوجة" الخلفي، لا يمكن وضع AlOx في الأسفل (موقع النفق يفجر انتشار البورون)، فقط في المنطقة الوسطى غير التلامسية. هذا هو الفرق الأكبر عن عصر PERC حيث "AlOx مباشرة على c-Si لاستعارة الشحنة السالبة." بنية BC تمنحك المساحة لـ "وسط مقسم" (الهندسة المتناوبة تجلب تقسيمها الخاص). TOPCon بالتلامس الكامل لا يمكنه لعب هذا. وهذا يفسر أيضًا لماذا لم تضع 26.66/26.34 AlOx في الوسط — فهي تلامس كامل، والوسط يجب أن يعمل كطبقة توقف + حاجز فضة، وSiOx النقي أكثر أمانًا.
ما يمكن لخط تجريبي BC تجربته أولاً
انقل SiOx السفلي لإصبع p من 1.5 إلى 1.8-2.0 نانومتر — أضف 30-50% من وقت O₂ عند 620°C في LPCVD، وانظر أولاً إلى ملف ECV لترسب البورون.
شغّل عينات وسط "بخيارين": المجموعة A SiOx نقي 1.5 نانومتر (خط الأساس 26.66)، المجموعة B AlOx غير تلامسي 3 نانومتر / SiOx 1 نانومتر بالإضافة إلى SiOx نقي للتلامس 1.5 نانومتر (احصل على محاذاة نافذة LCO صحيحة).
اضبط ليزر LCO ليتوافق مع AlOx — AlOx أكثر حساسية لطول موجة 355 نانومتر من SiOx، لذا فإن وصفة الفوتون العميق فوق البنفسجي 4.8 إلكترون فولت "فتح SiNx/AlOx فقط دون الإضرار بـ poly/SiOx" تحتاج إلى إعادة معايرة لجرعات الجانب B والجانب N بشكل منفصل.
بدّل المعدنة إلى خليط Ag-Al أو Al كامل، وثبّت الحرق عند 700 درجة مئوية — خط الأساس n/p J₀,metal 2400-2500 يتطلب ضبط فتات الزجاج وجو الحرق وكثافة نمط التلامس معًا للوصول إلى 400-500.
أسئلة مفتوحة لفريق معدنة BC
الجدوى التصنيعية لـ"المنطقة الوسطى المقسمة" تحت إصبع p — هل يتطلب ترسيب ALD AlOx فقط على منطقة عدم التلامس قناعًا، أم تودع على كامل السطح وتترك ليزر LCO يزيل AlOx في منطقة التلامس؟ الخيار الأول يضيف خطوة قناع (BC معقد بما فيه الكفاية)، والثاني يخاطر بمسح ليزر LCO لطبقة AlOx/SiOx والإضرار بثقوب SiOx السفلية المعزولة (تم التحقق من أن مسح AlOx/SiNx فقط غير ضار بـ poly/SiOx؛ أما طبقة AlOx/SiOx فلم يتم التحقق منها).
أيضًا، استخدمت Golden Stone نسبة 27.62% "تدرج B-doped a-Si + O-doped a-SiOx لطبقة التخميل الأمامية"، مع الجانب P على منطق HJT بدلاً من TOPCon. هل سيصل HIBC (جانب P من HJT + جانب N من TOPCon) إلى 28% قبل BC الكامل TOPCon (كل من إصبع p وإصبع n من poly/SiOx)؟ يبدو أن خط LONGi بنسبة 28.13% يشير إلى فوز HIBC، لكن بساطة الجهاز في BC الكامل TOPCon (poly على جانبي N وP، مع معالجة حرارية مشتركة) قد تستعيد التفوق على المدى الطويل من حيث التكلفة. سيتصادم هذان المساران الفرعيان لـ BC قريبًا حول مفاضلة "سقف التخميل مقابل تعقيد العملية".
أربع أوراق بحثية متتالية (Das 25.4 ← JinKo 26.66 ← JinKo 26.34 ← Golden Stone 27.62 / LONGi 28.13)، واكتمل منطق الجيل الثالث للخلفية في TOPCon من 25%←26%←27%+: تخميل الثقوب ← طبقة Ag مزدوجة + ترقيق ← تشابك BC + منطقة وسطى مقسمة + تأثير المجال المشترك.
رؤية Ooitech
فكرة المنطقة الوسطى المقسمة ذكية، لكن بصراحة المعركة الأصعب على خط الإنتاج، وليس على لوحة الرسم. دفع J₀,metal من 2400 نحو 400 يعني أن جرعات ليزر LCO وفتات المعجون وملف الحرق يجب أن تحافظ على التسامح عبر كل إصبع، رقاقة بعد رقاقة — وهذه مشكلة تكرارية على خط الوحدات بقدر ما هي مشكلة فيزياء خلية. سواء وصلت الصناعة إلى BC الكامل TOPCon أو HIBC أولاً، فإن نافذة العملية تتقلص في كلتا الحالتين، لذا فإن القياس والتحكم الحراري في طبقة الخلفية يصبحان الحارسين الحقيقيين. يمكن للأشخاص الذين يبنون أو يطورون خطوط إنتاج الوحدات أن يتعلموا الكثير من هذه المفاضلات في الحرق والتصفيح على قناة Ooitech على يوتيوب على www.youtube.com/ooitech.
