تقنية خلايا الطاقة الشمسية TBC (الوصلة الخلفية الملامسة من النوع TOPCon): دليل العملية الكامل
نظرة عامة على التقنية
المحتوى أدناه مشارك للرجوع إليه فقط. إذا كان هناك أي انتهاك تقني أو إرشادات غير صحيحة، فلا تتردد في الاتصال بالمؤلف للإزالة أو التصحيح.
ما هي خلية TBC؟
TBC تعني TOPCon Back Contact. تدمج تخميل TOPCon (أكسيد النفق مع البولي سيليكون) مع هيكل التلامس الخلفي المتشابك IBC، لذلك يسميها البعض أيضًا خلية POLO-IBC.
تدمج بعمق تخميل TOPCon لأكسيد النفق / البولي-Si مع تخطيط التلامس الخلفي IBC. وهذا يعطي تخميلًا خلفيًا قويًا لـ TOPCon بالإضافة إلى ميزة IBC بعدم وجود تظليل من الخطوط الأمامية، مع نقل جميع التيارات المجمعة إلى الخلف. والنتيجة هي جهد دائرة مفتوحة أعلى وتيار دائرة قصر أعلى. إنها واحدة من المسارات الرئيسية عالية الكفاءة من النوع N للجيل القادم.
المزايا الأساسية
لا توجد خطوط معدنية أمامية، لذا يتم إزالة فقدان التظليل الأمامي ويزداد Isc
تخميل نفق TOPCon يقلل من إعادة التركيب الخلفي ويرفع Voc
تخطيط التلامس 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، لذا يمكن ترقية العملية خطوة بخطوة
كيف تقارن بالخلايا التقليدية
TOPCon القياسي: تظليل من الخطوط الأمامية، تخميل TOPCon كامل المساحة على الظهر
IBC القياسي: هيكل الاتصال الخلفي، لكن التخميل يعتمد على أكسيد السيليكون / نيتريد السيليكون، بدون تخميل نفق بولي-سي
TBC (POLO-IBC): هيكل الاتصال الخلفي IBC بالإضافة إلى تخميل نفق TOPCon المتكامل، لذلك تم تحسين كل من الهيكل والتخميل
نظرة عامة على عملية التدفق الكامل
دخول الرقاقة → التنظيف المسبق / إزالة تلف النشر → أكسيد النفق الخلفي + ترسيب البولي-سي (LPCVD) → ترسيب قناع SiN الخلفي → الفتح الأول بالليزر الخلفي (منطقة البورون) → تنشيط البورون (p-poly) → الفتح الثاني بالليزر الخلفي (منطقة الفوسفور) → تنشيط الفوسفور (n-poly) → التنظيف لإزالة الانتشار الملتف / BSG / PSG → ترسيب فيلم التخميل الخلفي → طباعة قناع الشمع لحماية الخلف → التنميش الأمامي + عزل P/N → ترسيب فيلم التخميل المضاد للانعكاس SiN الأمامي والخلفي → طباعة الشاشة للقطب المعدني الخلفي → الحرق → الاختبار الكهربائي → الفرز والتعبئة
مواصفات العملية التفصيلية
3.1 التنظيف والتلميع (التنظيف المسبق + إزالة تلف النشر)
الغرض: إزالة طبقة تلف النشر، الشوائب المعدنية السطحية، الجسيمات والزيوت؛ تلميع الرقاقة من جانب واحد أو كلا الجانبين للحصول على قاعدة سيليكون نظيفة ومسطحة والحفاظ على تجانس ترسيب الطبقة النفقية لاحقًا.
المعدات الرئيسية: خط التنظيف والتلميع الرطب المضمن، حوض التلميع القلوي، حوض التنظيف الحمضي.
المواد الكيميائية الرئيسية: قلوي قوي (NaOH/KOH)، HF، HCl، IPA، مادة مضافة للتنميش، عامل خافض للتوتر السطحي.
عناصر المراقبة الرئيسية:
فقدان الوزن بالتلميع: ميزان إلكتروني
انعكاسية السطح: جهاز قياس الانعكاسية
عمر حاملات الأقلية iVoc: جهاز قياس العمر العابر WCT-120
تصوير إعادة التركيب للحاملات: 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 جوهرية على الجزء الخلفي من الرقاقة، لتشكيل هيكل تخميل TOPCon الأساسي لتخميل ميداني وكيميائي قوي وإعادة تركيب خلفي منخفض.
المعدات الرئيسية: أنبوب LPCVD.
مصادر الغاز: SiH₄، O₂، N₂ (حامل / تطهير).
العناصر الرئيسية:
سمك البولي سيليكون: جهاز قياس سمك البولي، مقياس الإهليلج
سمك أكسيد النفق: ECV، مقياس الإهليلج
iVoc (WCT-120)
تجانس PL
المقاومة السطحية (مراقبة البولي غير المشوب قبل التطعيم)
مراقبة الجودة: أكسيد فائق الرقة ومتجانس، بولي سيليكون كثيف وخالٍ من الثقوب، اتساق جيد للسمك عبر الرقاقة.
3.3 ترسيب قناع SiN الخلفي
الغرض: ترسيب طبقة كثيفة من نيتريد السيليكون (SiNₓ) على البولي سيليكون غير المشوب كقناع حاجز لخطوات الفتح بالليزر والتطعيم اللاحقة، مما يتيح مناطق تطعيم انتقائية.
المعدات الرئيسية: PECVD.
مصادر الغاز: SiH₄، NH₃، N₂.
العناصر الرئيسية: سمك SiN (مقياس الإهليلج الطيفي)، معامل الانكسار والتجانس، iVoc، تجانس PL.
مراقبة الجودة: قناع كثيف، لا ثقوب، سمك موحد 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 سيليكون غير المشوب تحته، لفتح النافذة للبولي من النوع p لاحقًا.
المعدات الرئيسية: نظام فتح بالليزر ليفي / نانوثانية أو بيكوثانية، أداة نقش بالليزر عالية الدقة.
ضبط العملية: ضبط طاقة الليزر، معدل التكرار، سرعة المسح وتداخل البقعة بحيث تتم إزالة قناع SiN العلوي فقط دون إتلاف البولي سيليكون غير المشوب تحته، مع الحفاظ على قاعدة التخميل سليمة.
التوصيف الرئيسي: فحص المجهر الضوئي لشكل الأخدود، سلامة الحافة، وما إذا كانت طبقة البولي محترقة.
3.5 تطعيم البورون الخلفي (بولي p)
الغرض: نشر البورون في البولي سيليكون غير المشوب في المنطقة المفتوحة لتحويله إلى بولي مشوب بشدة من النوع p (بولي p)، مع تشكيل BSG على السطح. يعمل BSG لاحقًا كقناع حاجز طبيعي لانتشار الفوسفور.
المعدات الرئيسية: فرن انتشار البورون الأنبوبي.
وسائط العملية: مصدر سائل BBr₃؛ جو O₂، N₂.
التوصيف الرئيسي: المقاومة السطحية لمنطقة p، تجانس التطعيم، سلامة تغطية BSG، تجانس تطعيم PL.
مراقبة الجودة: تطعيم كافٍ بالبورون، مقاومة سطحية موحدة، BSG مستمر وكامل بدون فجوات محلية.
فتح الليزر الخلفي لمدة 3.6 ثانية (نافذة انتشار الفوسفور)
الغرض: إزالة قناع SiN المتبقي لكشف البولي سيليكون غير المخدر كمنطقة تخدير الفوسفور من النوع n، مع الحفاظ على طبقة BSG المتكونة سليمة من أضرار الليزر.
المعدات الرئيسية: نظام نقش / فتح الليزر.
تركيز العملية: التحكم الدقيق في طاقة الليزر لتجنب اختراق طبقة BSG، والحفاظ على حدود عزل نظيفة بين منطقتي P و N.
3.7 تخدير الفوسفور الخلفي (n-poly)
الغرض: نشر الفوسفور في البولي سيليكون غير المخدر للنافذة الثانية لتشكيل بولي سيليكون مخدر بشدة من النوع n (n-poly). يعمل BSG المتكون في الخطوة السابقة كقناع ذاتي المحاذاة، مما يمنع الفوسفور من الانتشار إلى منطقة p-poly ويحقق العزل الذاتي لمنطقتي P/N.
المعدات الرئيسية: فرن انتشار الفوسفور الأنبوبي.
وسائط العملية: مصدر سائل POCl₃؛ جو O₂، N₂.
المبدأ الأساسي: يعمل BSG المتبقي كحاجز انتشار طبيعي ويمنع تلوث الفوسفور لمنطقة p-poly. بعد انتشار الفوسفور، يتحول BSG جزئيًا إلى أكسيد مختلط من البورون والفوسفور، مما يعزز العزل.
التوصيف الرئيسي: مقاومة الصفيحة لمنطقة n، عزل حدود P/N، مراقبة اتجاه التسرب.
3.8 التنظيف لإزالة الانتشار الملتف (إزالة BSG/PSG)
الغرض: إزالة جميع BSG و PSG والبقايا السطحية كيميائيًا، وإزالة طبقات الانتشار الملتفة والجانبية لتجنب التسرب الحدي.
المعدات الرئيسية: خط التنظيف الرطب المضمن.
المواد الكيميائية الرئيسية: HF بشكل أساسي، بالإضافة إلى إضافات حمضية ونظام حمض مخفف.
مساعدات العملية: نفخ الهواء الجاف النظيف، تجفيف بالهواء الساخن.
مراقبة الجودة: إزالة الزجاج الأكسيدي بالكامل، سطح نظيف بدون بقايا، لا توجد بقايا التفاف عند الحواف.
3.9 ترسيب فيلم حماية SiN الخلفي
الغرض: ترسيب فيلم حماية SiN على هيكل P/N المتشابك الخلفي لتنشيط وحماية منطقة التلامس الخلفية ومنع الهجوم الكيميائي في الخطوات اللاحقة.
المعدات الرئيسية: PECVD.
مصادر الغاز: SiH₄، NH₃، N₂.
التوصيف: سمك SiN، معامل الانكسار، تجانس الفيلم.
3.10 طلاء قناع الشمع الخلفي (قناع واقي)
الغرض: تغطية الجزء الخلفي بالكامل بطبقة واقية من الشمع عن طريق الطباعة بالشاشة الحريرية لحماية هيكل التلامس الخلفي المشكل (P/N) وفيلم SiN، ومنع هجوم الحفر الأمامي اللاحق على الطبقات الوظيفية الخلفية.
المعدات الرئيسية: طابعة شاشة حريرية (محطة طباعة الشمع).
محور التحكم: طباعة شمع كاملة، بدون طباعة متخطية، بدون ثقوب دقيقة، إغلاق حواف جيد بحيث يظل الجزء الخلفي محميًا طوال العملية.
3.11 الحفر الكيميائي الأمامي + إزالة الشمع والتنظيف
الغرض:
إزالة طبقات التطعيم الزائدة وطبقات التلف من مقدمة الرقاقة
تنميط المقدمة لتشكيل سطح هرمي وتقليل الانعكاس الأمامي
تحقيق العزل الحافي بين المنطقتين الخلفيتين P و N من خلال الحفر الجانبي لتقليل تسرب الحافة
Finally strip the rear wax mask to expose the complete back contact structure
المعدات الرئيسية: خط الحفر الرطب والتنميط المزدوج الجانب.
المواد الكيميائية الرئيسية: قلوي قوي (NaOH)، HF، مادة مضافة للتنميط، مادة حفر مخزنة.
مصادر الغاز: هواء مضغوط نظيف، نفخ N₂.
مراقبة الجودة: تنميط أمامي موحد، مورفولوجيا هرمية مؤهلة، عزل P/N مناسب، عدم وجود مسار تسرب، إزالة شمع نظيفة بدون بقايا.
3.12 فيلم SiN المضاد للانعكاس والتخميل الأمامي والخلفي
الغرض: ترسيب فيلم SiN مضاد للانعكاس والتخميل على المقدمة لكل من مضاد الانعكاس وتخميل السطح؛ إضافة وتحسين فيلم التخميل الخلفي لتحسين التخميل والموثوقية.
المعدات الرئيسية: PECVD.
مصادر الغاز: SiH₄، NH₃، N₂.
التوصيف: سمك الفيلم الأمامي والخلفي، معامل الانكسار، عمر حامل الأقلية، الانعكاسية.
3.13 طباعة وحريق الأقطاب الخلفية بالشاشة الحريرية
الغرض: طباعة أقطاب فضية-ألومنيوم على المنطقة الخلفية P وأقطاب فضية على منطقة البولي من النوع n لتشكيل الأقطاب الموجبة والسالبة المتشابكة للتلامس الخلفي، ثم استخدام الحريق بدرجة حرارة عالية لتشكيل تلامس أومي بين المعدن والبولي-Si المطعم.
المعدات الرئيسية: طابعة شاشة حريرية مخصصة للتلامس الخلفي، فرن حريق خطي.
الخطوات الرئيسية: طباعة محاذاة نمط القطب الخلفي → تجفيف → حريق بدرجة حرارة عالية (تشكيل تلامس أومي).
3.14 الفحص والفرز النهائي
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 توجيه الاهتمام؟
التحكم في تجانس سمك أكسيد النفق فائق الرقة صعب
خطوتا فتح الليزر تتطلبان دقة محاذاة عالية للغاية
الحفاظ على قناع BSG المحاذي ذاتيًا سليمًا هو جوهر العملية
نقش العزل المتداخل P/N عرضة لتسرب الحواف
طباعة قطب التلامس الخلفي تتطلب دقة محاذاة أعلى من الخلايا التقليدية
إدارة تدهور عمر حاملات الأقلية عبر التدفق الكامل صعبة
معلمات SPC الرئيسية للمراقبة
سمك أكسيد النفق وسمك البولي سيليكون
شكل فتح الليزر وانحراف المحاذاة لكلتا الخطوتين
تجانس مقاومة الصفيحة لانتشار البورون والفوسفور
تتبع iVoc وعمر حاملات الأقلية PL عبر التدفق الكامل
انعكاسية السطح الأمامي وشكل النسيج
الشقوق الدقيقة EL، التسرب، وحالة عزل الحواف
رؤية Ooitech
TBC تعيش أو تموت على التفاصيل، وقناع BSG المحاذي ذاتيًا هو البطل الصامت هنا لأنه يسمح لمناطق الفوسفور والبورون بالترتيب دون خطوة قناع ثالثة. ما نراقبه أكثر على خطوط الوحدات هو كيف تتصرف خلايا التلامس الخلفي عالية Voc هذه في مراحل التوصيل والتصفيح اللاحقة، لأن معدنيتها الخلفية بالكامل تغير لعبة التوصيل البيني. إذا كنت تريد رؤية خطوط وحدات N-type حقيقية تعمل، قناتنا على YouTube www.youtube.com/ooitech تحتوي على لقطات من المصنع تستحق المشاهدة.
