تقنية خلايا TBC الشمسية (الاتصال الخلفي TOPCon): دليل العملية الكامل
جدول المحتويات
نظرة عامة على التقنية
المحتوى أدناه مشارك لأغراض مرجعية فقط. إذا كان هناك أي انتهاك تقني أو توجيه غير صحيح، فلا تتردد في الاتصال بالمؤلف للإزالة أو التصحيح.
ما هي خلية TBC؟
TBC تعني TOPCon Back Contact. تدمج تخميل TOPCon (أكسيد النفق بالإضافة إلى البولي سيليكون) مع بنية الاتصال الخلفي المتشابك IBC، لذلك يسميها الناس أيضًا خلية POLO-IBC.
إنها تدمج بعمق تخميل TOPCon لأكسيد النفق / البولي سيليكون مع تخطيط الاتصال الخلفي IBC. يمنحك ذلك تخميلًا خلفيًا قويًا من TOPCon بالإضافة إلى ميزة IBC المتمثلة في عدم وجود تظليل من الخطوط الأمامية، مع نقل جميع عمليات جمع التيار إلى الخلف. والنتيجة هي جهد دائرة مفتوحة أعلى وتيار دائرة قصر أعلى. إنها واحدة من الطرق الرئيسية عالية الكفاءة من النوع N للجيل القادم.
المزايا الأساسية
لا توجد خطوط شبكية معدنية أمامية، لذلك يتم إزالة فقدان التظليل الأمامي ويزداد تيار الدائرة القصيرة
تخميل نفق TOPCon يقلل إعادة التركيب الخلفي ويرفع جهد الدائرة المفتوحة
تخطيط الاتصال الخلفي المتشابك P/N يحسن مسار جمع الناقلات ويقلل المقاومة التسلسلية
مقارنةً بـ TOPCon القياسي و IBC القياسي، يوازن بين جودة التخميل والتكامل الهيكلي
متوافق مع معظم المعدات الأساسية في خطوط النوع N الحالية، لذلك يمكن ترقية العملية خطوة بخطوة
كيف يقارن بالخلايا التقليدية
TOPCon القياسي: تظليل من الخطوط الأمامية، تخميل TOPCon كامل المساحة على الخلف
IBC القياسي: بنية الاتصال الخلفي، لكن التخميل يعتمد على أكسيد السيليكون / نيتريد السيليكون، بدون تخميل نفق البولي سيليكون
TBC (POLO-IBC): بنية الاتصال الخلفي IBC بالإضافة إلى تخميل نفق TOPCon المتكامل، لذلك يتم تحسين كل من البنية والتخميل
نظرة عامة على مسار العملية الكامل
استقبال الرقاقة ← التنظيف المسبق / إزالة تلف النشر ← أكسيد النفق الخلفي + ترسيب البولي سي (LPCVD) ← ترسيب قناع SiN الخلفي ← الفتح بالليزر الخلفي الأول (منطقة البورون) ← تنشيط البورون (p-poly) ← الفتح بالليزر الخلفي الثاني (منطقة الفوسفور) ← تنشيط الفوسفور (n-poly) ← التنظيف لإزالة الانتشار الملتف / BSG / PSG ← ترسيب طبقة التخميل الخلفية ← طباعة قناع الشمع لحماية الخلف ← التنميش الأمامي + عزل P/N ← ترسيب طبقة التخميل المضادة للانعكاس SiN الأمامية والخلفية ← طباعة الشبكة المعدنية الخلفية ← الحرق ← الاختبار الكهربائي ← الفرز والتعبئة
مواصفات العملية التفصيلية
3.1 التنظيف والتلميع (التنظيف المسبق + إزالة تلف النشر)
الغرض: إزالة طبقة تلف النشر، والشوائب المعدنية السطحية، والجسيمات والزيوت؛ تلميع الرقاقة من جانب واحد أو جانبين للحصول على قاعدة سيليكون نظيفة ومسطحة والحفاظ على ترسيب طبقة النفق لاحقًا بشكل موحد.
المعدات الرئيسية: خط التنظيف والتلميع الرطب المضمن، خزان التلميع القلوي، خزان التنظيف الحمضي.
المواد الكيميائية الرئيسية: القلويات القوية (NaOH/KOH)، HF، HCl، IPA، إضافات التنميش، المواد الخافضة للتوتر السطحي.
عناصر المراقبة الرئيسية:
فقدان الوزن بالتلميع: ميزان إلكتروني
انعكاسية السطح: جهاز قياس الانعكاسية
عمر الناقل الأقلية iVoc: جهاز قياس العمر العابر WCT-120
تصوير إعادة التركيب الحامل: جهاز PL (R3-PL)
خشونة السطح والنظافة: مجهر ضوئي
مراقبة الجودة: إزالة تلف النشر بالكامل، لا بقع أو خطوات على السطح، فقدان وزن موحد، لا انخفاض واضح في العمر.
3.2 ترسيب أكسيد النفق + البولي سي
الغرض: نمو أكسيد نفق فائق الرقة (SiO₂) ثم طبقة بولي سي غير منشط على الجزء الخلفي من الرقاقة، لتشكيل بنية التخميل الأساسية TOPCon لتوفير تخميل قوي للمجال والكيميائي وانخفاض إعادة التركيب الخلفي.
المعدات الرئيسية: أنبوب LPCVD.
مصادر الغاز: SiH₄، O₂، N₂ (ناقل / تطهير).
العناصر الرئيسية:
سمك البولي سي: جهاز قياس سمك البولي، مقياس الإهليلج
سمك أكسيد النفق: ECV، مقياس الإهليلج
iVoc (WCT-120)
توحيد PL
مقاومة الصفائح (مراقبة البولي غير المنشط قبل التنشيط)
مراقبة الجودة: أكسيد فائق الرقة وموحد، بولي-Si كثيف وخالٍ من الثقوب، واتساق جيد للسماكة عبر الرقاقة.
3.3 ترسيب قناع SiN الخلفي
الغرض: ترسيب طبقة نيتريد السيليكون الكثيفة (SiNₓ) على البولي-Si الجوهري كقناع حاجز لعمليات الفتح بالليزر والتطعيم اللاحقة، مما يتيح مناطق تطعيم انتقائية.
المعدات الرئيسية: PECVD.
مصادر الغاز: SiH₄، NH₃، N₂.
العناصر الرئيسية: سماكة SiN (مقياس الإهليلج الطيفي)، معامل الانكسار والتجانس، iVoc، تجانس PL.
مراقبة الجودة: قناع كثيف، بدون ثقوب، سماكة موحدة لضمان عزل التطعيم.
3.4 الفتح بالليزر الخلفي الأول (نافذة انتشار البورون)
الغرض: إزالة قناع SiN بشكل انتقائي فوق منطقة انتشار البورون عن طريق الاستئصال بالليزر الموضعي مع الحفاظ على البولي-Si الجوهري تحته، وفتح النافذة للبولي من النوع p لاحقًا.
المعدات الرئيسية: نظام فتح بالليزر ألياف / نانو ثانية أو بيكو ثانية، أداة نقش بالليزر عالية الدقة.
ضبط العملية: ضبط قوة الليزر، معدل التكرار، سرعة المسح وتداخل البقعة بحيث تتم إزالة قناع SiN العلوي فقط دون إتلاف البولي-Si الجوهري تحته، مع الحفاظ على قاعدة التخميل سليمة.
التوصيف الرئيسي: فحص المجهر الضوئي لشكل الأخدود، سلامة الحواف، وما إذا كانت طبقة البولي محترقة.
3.5 تطعيم البورون الخلفي (p-poly)
الغرض: نشر البورون في البولي-Si الجوهري في المنطقة المفتوحة لتحويله إلى بولي من النوع p عالي التطعيم (p-poly)، مع تكوين BSG على السطح. يعمل BSG لاحقًا كقناع حاجز طبيعي لانتشار الفوسفور.
المعدات الرئيسية: فرن انتشار البورون الأنبوبي.
وسائط العملية: مصدر سائل BBr₃؛ بيئة O₂، N₂.
التوصيف الرئيسي: مقاومة الصفائح لمنطقة p، تجانس التطعيم، سلامة تغطية BSG، تجانس تطعيم PL.
مراقبة الجودة: تطعيم بورون كافٍ، مقاومة صفائح موحدة، BSG مستمر وكامل بدون فجوات محلية.
3.6 الفتح بالليزر الخلفي الثاني (نافذة انتشار الفوسفور)
الغرض: إزالة قناع SiN المتبقي لكشف البولي-Si الجوهري غير المطعّم كمنطقة تطعيم الفوسفور من النوع n، مع الحفاظ على طبقة BSG المتكونة بالفعل سليمة من أضرار الليزر.
المعدات الرئيسية: نظام نقش / فتح بالليزر.
تركيز العملية: تحكم دقيق في طاقة الليزر لتجنب اختراق طبقة BSG، مع الحفاظ على حدود عزل نظيفة بين منطقتي P و N.
3.7 تطعيم الفوسفور الخلفي (n-poly)
الغرض: نشر الفوسفور في البولي سيليكون غير المتبلور للنافذة الثانية لتكوين بولي سيليكون عالي التطعيم من النوع n (n-poly). تعمل طبقة BSG المتكونة في الخطوة السابقة كقناع ذاتي المحاذاة، مما يمنع انتشار الفوسفور إلى منطقة p-poly ويحقق العزل الذاتي لمنطقتي P/N.
المعدات الرئيسية: فرن انتشار الفوسفور الأنبوبي.
وسائط العملية: مصدر سائل POCl₃؛ بيئة O₂، N₂.
المبدأ الأساسي: تعمل طبقة BSG المتبقية كحاجز انتشار طبيعي وتمنع تلوث منطقة p-poly بالفوسفور. بعد انتشار الفوسفور، تتحول طبقة BSG جزئيًا إلى أكسيد مختلط من البورون والفوسفور، مما يعزز العزل بشكل أكبر.
الخصائص الرئيسية: مقاومة الصفائح لمنطقة n، عزل حدود P/N، مراقبة اتجاهات التسرب.
3.8 التنظيف لإزالة الانتشار الملتف (إزالة BSG/PSG)
الغرض: إزالة جميع طبقات BSG و PSG والبقايا السطحية كيميائيًا، وإزالة الطبقات الملتفة على الحواف والطبقات المطعمة جانبيًا لتجنب تسرب الحواف.
المعدات الرئيسية: خط تنظيف رطب مدمج.
المواد الكيميائية الرئيسية: بشكل أساسي HF، بالإضافة إلى إضافات حمضية ونظام حمضي مخفف.
مساعدات العملية: نفخ بالهواء النظيف الجاف، تجفيف بالهواء الساخن.
مراقبة الجودة: إزالة الزجاج الأكسيدي بالكامل، سطح نظيف بدون بقايا، لا توجد بقايا ملتفة على الحواف.
3.9 ترسيب طبقة الحماية الخلفية SiN
الغرض: ترسيب طبقة حماية SiN على هيكل البولي P/N المتشابك الخلفي لتنشيط وحماية منطقة التلامس الخلفية ومنع الهجوم الكيميائي في الخطوات اللاحقة.
المعدات الرئيسية: PECVD.
مصادر الغاز: SiH₄، NH₃، N₂.
الخصائص: سمك SiN، معامل الانكسار، تجانس الطبقة.
3.10 طلاء الشمع الخلفي (قناع واقي)
الغرض: تغطية الجزء الخلفي بالكامل بطبقة شمع واقية عن طريق الطباعة بالشاشة لحماية هيكل التلامس الخلفي P/N وطبقة SiN المتكونة، ومنع هجوم النقش الأمامي اللاحق على الطبقات الوظيفية الخلفية.
المعدات الرئيسية: طابعة الشاشة (محطة طباعة الشمع).
تركيز التحكم: طباعة شمع كاملة، بدون تخطي الطباعة، بدون ثقوب دقيقة، إغلاق حواف جيد لضمان بقاء الجزء الخلفي محميًا طوال العملية.
3.11 الحفر الكيميائي الأمامي + إزالة الشمع والتنظيف
الغرض:
إزالة طبقات التطعيم الزائدة والتلف على الواجهة الأمامية للرقاقة
تنميش الواجهة الأمامية لتشكيل سطح هرمي وتقليل الانعكاس الأمامي
تحقيق العزل الجانبي بين منطقتي P و N الخلفيتين من خلال الحفر الجانبي لتقليل التسرب الجانبي
أخيرًا إزالة قناع الشمع الخلفي لكشف بنية التلامس الخلفي الكاملة
المعدات الرئيسية: خط الحفر والتنميش الرطب المضمن ثنائي الجانب.
المواد الكيميائية الرئيسية: القلويات القوية (NaOH)، HF، إضافات التنميش، المحفور المخفف.
مصادر الغاز: هواء مضغوط نظيف، نفخ N₂.
مراقبة الجودة: تنميش أمامي موحد، مورفولوجيا هرمية مؤهلة، عزل P/N صحيح، عدم وجود مسار تسرب، إزالة شمع نظيفة بدون بقايا.
3.12 فيلم التخميل المضاد للانعكاس SiN الأمامي والخلفي
الغرض: ترسيب فيلم تخميل مضاد للانعكاس SiN على الواجهة الأمامية لكل من مضاد الانعكاس والتخميل السطحي؛ إضافة وتحسين فيلم التخميل الخلفي لتحسين التخميل والموثوقية.
المعدات الرئيسية: PECVD.
مصادر الغاز: SiH₄، NH₃، N₂.
التوصيف: سماكة الفيلم الأمامي والخلفي، معامل الانكسار، عمر حاملات الأقلية، الانعكاسية.
3.13 الطباعة بالشاشة الحريرية للأقطاب الخلفية والحرق
الغرض: طباعة أقطاب الألومنيوم والفضة على منطقة P الخلفية وأقطاب الفضة على منطقة البولي من النوع n لتشكيل الأقطاب الموجبة والسالبة للتلامس الخلفي المتشابك، ثم استخدام الحرق بدرجة حرارة عالية لتشكيل تلامس أومي بين المعدن والبولي سي المطعم.
المعدات الرئيسية: طابعة شاشة مخصصة للتلامس الخلفي، فرن حرق مضمن.
الخطوات الرئيسية: طباعة محاذاة نمط القطب الخلفي ← التجفيف ← الحرق بدرجة حرارة عالية (تشكيل تلامس أومي).
3.14 الفحص والفرز في المرحلة النهائية
محتوى العملية: فحص EL (العيوب، الشقوق الدقيقة، التسرب)، اختبار IV الكهربائي (Voc، Isc، FF، Eff)، فحص المظهر، التصنيف والفرز، التعبئة والتخزين.
معدات الفحص: جهاز اختبار EL، جهاز اختبار IV، محطة فحص المظهر.
التحديات الرئيسية وما يجب التركيز عليه
ما هي الأجزاء الصعبة في تقنية TBC، وأين يجب أن يذهب الاهتمام؟
التحكم في تجانس سماكة أكسيد النفق فائق الرقة صعب
خطوتا الفتح بالليزر تتطلبان دقة محاذاة عالية للغاية
الحفاظ على قناع BSG ذاتي المحاذاة سليمًا هو جوهر العملية
الحفر العازل المتشابك P/N عرضة لتسرب الحواف
طباعة قطب التلامس الخلفي تتطلب دقة محاذاة أعلى من الخلايا التقليدية
إدارة تدهور عمر حاملات الشحنة الأقلية عبر العملية بأكملها صعبة
معلمات SPC الرئيسية للمراقبة
سماكة أكسيد النفق وسماكة البولي سيليكون
شكل الفتح بالليزر وانحراف المحاذاة للخطوتين
تجانس المقاومة السطحية لانتشار البورون والفوسفور
تتبع iVoc وعمر حاملات الشحنة الأقلية عبر العملية بأكملها
انعكاسية الواجهة الأمامية وشكل النسيج
الشقوق الدقيقة في EL والتسرب وحالة العزل الحوافي
رؤية Ooitech
نجاح TBC يعتمد على التفاصيل، وقناع BSG ذاتي المحاذاة هو البطل الصامت هنا لأنه يسمح لمناطق الفوسفور والبورون بالتنظيم الذاتي دون خطوة قناع ثالثة. ما نراقبه كثيرًا في خطوط الوحدات هو كيفية تصرف خلايا التلامس الخلفي عالية الجهد في عمليات التوصيل والتصفيح اللاحقة، لأن معدنتها الخلفية بالكامل تغير قواعد الربط. إذا كنت تريد رؤية خطوط وحدات N-type حقيقية تعمل، قناتنا على يوتيوب www.youtube.com/ooitech تحتوي على لقطات من المصنع تستحق المشاهدة.
