المعركة الخلفية الأخيرة لـ BC-TOPCon: الحفاظ على
جدول المحتويات
مقدمة المنتج
"يا لاو تشانغ، ورقة 26.34% الأمامية بالإصبع والتماس الخلفي الكامل بطبقة مزدوجة — الخطوة التالية هي جعل الإصبع الخلفي p على شكل إصبع أيضًا، وهذا هو BC الحقيقي. لكن تحت الإصبع p، طبقة SiOx الوسطى: هل نلتزم بـ SiOx النقي من 26.66، أم نستبدلها بـ AlOx/SiOx للاستفادة من تأثير المجال؟" هذا السؤال ظهر هذا الصباح، مباشرة بعد أن ألقيت ورقة 26.34% في مجموعة دردشة خط الإنتاج، وبدأ رجال مشروع BC في ملاحقته.
في BC- الحقيقي، لا يمكن المساس بـ SiOx السفلي — ذلك الذي ينمّي الثقوب التثبيتية. لكن طبقة "SiOx الوسطى"، التي كانت مهمتها الأصلية حجب Ag وترقيق طبقة الإيقاف، يمكن تشغيلها حسب المنطقة بمجرد توطين أصابع p. المناطق غير التلامسية تذهب إلى AlOx/SiOx لاستعارة التأثير الميداني. مناطق التلامس، تحت المعجون مباشرة، تحتفظ بـ SiOx النقي لمنع انتشار B من التفاقم. هذا التبديل الواحد هو أكبر جزء يمكنك اقتطاعه من الجهة الخلفية ضمن قفزة 1.3% المطلقة من 26.34% إلى 27.6%+.TOPCon, the bottom SiOx — the one that grows the passivating pinholes — cannot be touched. But the "middle SiOx" layer, whose original job was to block Ag and thin down the stop layer, can be played by zone once the p-fingers get localized. Non-contact regions go to AlOx/SiOx to borrow the field effect. Contact regions, right under the paste, keep pure SiOx to stop B diffusion from blowing up. That one swap is the single biggest chunk you can eat on the backside inside the 1.3% abs jump from 26.34% to 27.6%+.
المعايير الفنية
أولاً، المعياران 27%+ على الطاولة
Zheng, Z. وآخرون. تعظيم استخراج الناقلات في الخلايا الشمسية السيليكونية الهجينة ذات التماس الخلفي. 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 + n-TOPCon خلفي بتماس كامل بطبقة مزدوجة | a-SiOx أمامي + p/n خلفي متشابك (HBC) | HJT-P أمامي + TOPCon-N خلفي بإصبع (HIBC) |
| Voc (mV) | 744.6 | 740 | — |
| Jsc (مللي أمبير/سم²) | ~41.2 تقديريًا | 42.54 | — |
| FF (%) | 85.57 | 87.73 | — |
| خطوة رئيسية | طبقة مزدوجة من SiOx/بولي + حجب Ag | تمريسل أمامي متدرج بـ B-doped a-Si + O-doped a-SiOx | تمريسل هجين ثنائي القطب (P-side a-Si:H + N-side poly) |
انتبه إلى FF البالغ 87.73%. 26.66% يصل فقط إلى 85.57%. تلك الفجوة المطلقة في FF بنسبة 2% ليست شيئًا يمكن لـ "طبقة خلفية مزدوجة" وحدها تعويضه. إنها تأتي من تحسين هندسة الأصابع الخلفية، وتظليل الواجهة الأمامية بدون شبكة، ودفع إعادة التركيب التلامسي إلى مستوى 400-500 fA/cm² (المزيد أدناه).
المزايا التقنية
كيف تتغير طبقة SiOx/بولي المزدوجة عندما تكون أصابع p موضعية
كل من "الطبقتين المزدوجتين" 26.66% و26.34% لهما خلفية تلامس كامل — يغطي البولي كامل السطح الخلفي، وSiOx الأوسط يمتد 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 Das Solar حول التمرير الدقيق. تنمو ثقوبًا دقيقة حاملة للأكسجين بفئة 10¹² سم⁻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، وفصل 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 حرارية مسبقة عند 1050°C لتفعيل B ورفع 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، وظيفة واحدة (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 بطبيعته في تأثير المجال. الشحنة الثابتة من B عند واجهة Si/SiO₂ موجبة (عكس جانب n+). SiOx النقي لا يعطي تمريرًا بتأثير مجال على جانب p، لذا عليك استعارة شحنة سالبة من طبقة AlOx خارجية.
نقطة الألم ب: إعادة التركيب المعدني J₀,metal تحت الإصبع p هو سقف كفاءة BC. الخلايا الخالية من الفضة اليوم تصل إلى J₀,metal ~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 تستطيع التعامل مع A. استبدالها بالكامل بـ AlOx/SiOx يخطو على لغم أرضي آخر.
AlOx/SiOx كطبقة نفق هو فخ، لكن كطبقة وسطى قد يكون حلوى
هناك سيناريوهان يختلطان في الأدبيات ويجب فصلهما.
السيناريو 1: AlOx يستبدل مباشرة SiOx السفلي 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 التركيب أوجيه وعيوب أزواج B-O.
علاوة على ذلك، ينتشر Al من AlOx إلى c-Si مكونًا مستويات عميقة، لذا يرتفع إعادة التركيب 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 العازلة.
فوق poly الداخلي (p+، تبلور عالي)، تحت poly الخارجي (p++، مشبع بالمنشطات 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" بعد، لكن سلسلة المنطق صحيحة. a-SiOx:H/AlOx:H بسمك 6nm/12nm على التخميل الأمامي من النوع n يعمل بالفعل بـ τeff 5.1 ms بدون معالجة حرارية، مما يشير إلى أن AlOx غير الملامس مباشرة لـ c-Si (مع وجود a-SiOx أو SiOx بينهما) يسمح لتأثير المجال والتخميل الكيميائي بالتعاون. منطقة عدم التلامس للإصبع p الخلفي هي بالضبط هذه 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 الإصبع p (الزيادة من 26.34 إلى 27.6)
| الخطوة | خط الأساس 26.34% | زيادة توطين الإصبع p الخلفي | الاختناق المعالج |
|---|---|---|---|
| SiOx السفلي | تلامس كامل 1.8 نانومتر (جانب p-TOPCon) | 1.8→2.0 نانومتر تحت الإصبع p (مضاد لتثبيت B)، 1.3-1.5 نانومتر تحت الإصبع 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 الجانب p |
| البولي الخارجي | 90 نانومتر p++، معجون معادن قلوية | فتح LCO بالليزر تحت الإصبع p، يفتح فقط AlOx/SiNx دون الإضرار بالبولي/SiOx (تم التحقق من ثبات iVoc) | J₀,metal 2400→400 |
| المعالجة الحرارية | معالجة مسبقة 1050°C، تبلور 98% | نفس الشيء، لكن نافذة المعالجة المشتركة للإصبعين p/n يجب أن تكون حل وسط — جانب P 880-920، جانب B 1050، تقسيم عند ~950-980°C معالجة طويلة | تعارض الميزانية الحرارية |
| المعدنة | معجون Ag مع معادن قلوية (4wt% Na₂O/K₂O) | اتصال Al بدون فضة أو معجون مختلط Ag-Al، حرق الإصبع p عند 700°C J₀,metal ~2400، الإصبع n ~2500 بنفس الظروف | بدون فضة + ضغط J₀,metal إلى 400 |
بيانات BC الخالية من الفضة مهمة: بعد LCO (فتح التلامس بالليزر) ينخفض iVoc بالكاد ويظهر Raman عدم وجود إشارة غير متبلورة، مما يثبت أن "فتح النافذة دون كسر تخميل poly/SiOx" قابل للتنفيذ — وهذا هو الأساس العملي 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% إلى نظام الفضة 26.8% تلتهمها بالكامل إعادة التركيب عند التلامس. عنق الزجاجة للقفزة التالية ليس طبقة التخميل، بل المعدنة.
إذن ما الذي يتنافس 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%: تنافس الجانب الخلفي على "شخصية الثقوب النانوية" لـ SiOx السفلي (التخميل مقابل إعادة التركيب)، حيث نمت الأكسدة على خطوتين LPCVD ثقوبًا نانوية مخملية من فئة 10¹².
جيل 26.66%: تنافس الجانب الخلفي على طبقة SiOx/poly المزدوجة + 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 1050°C، يقضم فصل البورون في الجانب p والمعدنة.
جيل 27.6%+ (BC): تداخل خلفي p/n، ضبط SiOx السفلي 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 بالتخميل + 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 يضخم 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 المتداخلة توفر التقسيم بنفسها). لا يمكن لـ TOPCon بالتلامس الكامل 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 لفصل 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 عجينة Ag-Al المختلطة أو Al كامل، وثبّت الحرق عند 700 درجة مئوية — خط الأساس n/p J₀,metal 2400-2500 يحتاج إلى تنسيق كل من فتات الزجاج وجو الحرق وكثافة نمط التلامس معًا للوصول إلى 400-500.
أسئلة مفتوحة لفريق معدنة BC
الجدوى التصنيعية لـ"المنطقة الوسطى المقسمة" تحت الإصبع 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 بطبقة SiOx السفلية التي تحمي الثقوب الصغيرة (تم التحقق من أن مسح AlOx/SiNx فقط لا يضر بـ poly/SiOx؛ أما طبقة AlOx/SiOx فلم يتم التحقق منها).
أيضًا، استخدمت Golden Stone بنسبة 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% في وقت أبكر من BC الكامل TOPCon (كل من p-finger و n-finger poly/SiOx)؟ يبدو أن خط LONGi بنسبة 28.13% يشير إلى فوز HIBC، لكن بساطة الجهاز في BC الكامل TOPCon (poly على الجانبين N و P، مع معالجة حرارية مشتركة) قد تستعيد التفوق على المدى الطويل من حيث التكلفة. سيتصادم هذان المساران الفرعيان لـ BC قريبًا حول المفاضلة بين "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 للجانب الخلفي في TOPCon من 25%←26%←27%+: تخميل الثقوب الصغيرة ← طبقة Ag مزدوجة + ترقيق ← تشابك BC + منطقة وسطى مقسمة + تأثير المجال المشترك.
رؤية Ooitech
فكرة المنطقة الوسطى المقسمة ذكية، لكن بصراحة المعركة الأصعب تدور على خط الإنتاج، وليس على لوحة الرسم. دفع J₀,metal من 2400 نزولاً نحو 400 يعني أن جرعات ليزر LCO وفتات العجينة وملف الحرق يجب أن تحافظ على التفاوت المسموح 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 الطبقة الخلفية يصبحان الحارسين الحقيقيين. يمكن للقائمين على بناء أو ترقية خطوط إنتاج الوحدات أن يستفيدوا كثيرًا من هذه المفاضلات في الحرق والتصفيح على قناة Ooitech على يوتيوب على www.youtube.com/ooitech.
