مقدمة

أصبحت خلايا TOPCon الشمسية أحادية البلورة من النوع N واحدة من أكثر التقنيات عالية الكفاءة الواعدة في صناعة الخلايا الكهروضوئية. يتضمن إنتاجها سلسلة طويلة من الخطوات المضبوطة بعناية، بما في ذلك النقش، انتشار البورون، الليزر SE، التلدين، التلميع القلوي، PE-poly، التلدين، تنظيف RCA، الطلاء، التعدين والاختبار والفرز النهائي. في هذه المقالة، نستعرض كل خطوة رئيسية من خطوات العملية ونشرح أهميتها.

1. النقش (TEX)

الغرض من النقش

الهدف من النقش هو إزالة طبقة التلف الميكانيكي على سطح الرقاقة وتشكيل سطح محفور بشكل هرمي يزيد من امتصاص الضوء. عن طريق تقليل انعكاسية السطح، يتم تحسين تيار الدائرة القصيرة (Isc)، مما يرفع في النهاية كفاءة التحويل الكهروضوئي للخلية.

النقش الرطب هو العملية السائدة اليوم. تعمل أيونات المعادن وطبقات التلف والملوثات الأخرى على سطح الرقاقة كمراكز إعادة اتحاد. نظرًا لأن الإلكترونات والثقوب المنفصلة يجب أن تنتقل عبر السطح ويتم جمعها عنده، فإن مراكز إعادة الاتحاد هذه تقلل من عمر الناقلات الأقلية، مما يتسبب في إعادة اتحاد الناقلات قبل أن تتمكن من الخروج كتيار خارجي. تؤثر طبقات الأكسيد السطحي والتلوث العضوي أيضًا على جودة ترسيب وتخميل طبقات AlOx وSiNx، لذا فإن التنظيف الشامل للسطح أمر بالغ الأهمية ويؤثر بشكل مباشر على كفاءة الخلية.

مبدأ التفاعل

تعتمد عملية النسيج على خاصية الحفر الخواص للسيليكون البلوري، حيث تحفر القلويات منخفضة التركيز والإضافات الاتجاهات البلورية المختلفة بمعدلات مختلفة. معدل الحفر على المستويين (110) و(100) أكبر بكثير من المستوى (111). بعد وقت حفر معين، تبقى أربعة هياكل "هرمية" مكونة من المستوى (111) على سطح الرقاقة أحادية البلورة.

يختلف الترتيب الذري عبر المستويات البلورية، مما يؤدي إلى معدلات حفر مختلفة:

• المستوى (100): ترتيب ذري فضفاض نسبيًا مع روابط كيميائية مكشوفة أكثر، مما يعطي أسرع معدل حفر.

• المستوى (110): كثافة ذرية بين (100) و(111)، مع معدل حفر أسرع ولكن أقل قليلاً من (100).

• المستوى (111): الترتيب الذري الأكثر كثافة، مع روابط كيميائية يصعب مهاجمتها، مما يعطي أبطأ معدل حفر.

دور إضافات النسيج

تعمل الإضافات على خفض التوتر السطحي للسيليكون، وتعزيز إطلاق فقاعات الهيدروجين المتكونة أثناء التفاعل، وجعل الأهرامات أكثر انتظامًا. كما تحسن التبلل بين سطح الرقاقة ومحلول التفاعل، وتضعف قوة الحفر لمحلول NaOH، وتزيد من نقاط النواة وكثافتها، وتعزز تكوين أعداد كبيرة من الأهرامات الصغيرة. بشكل عام، تؤثر خصائص المادة المضافة بشكل مباشر على سطح الهرم المحفور.

سير العملية

يتضمن تسلسل النسيج عادةً: التنظيف المسبق باستخدام NaOH وH2O2 (بمساعدة التنظيف بالموجات فوق الصوتية عند 60 درجة مئوية، يليه الشطف بالماء النقي) لإزالة المواد العضوية والشوائب المعدنية وأضرار النشر؛ النسيج القلوي باستخدام حوالي 0.6% NaOH و0.4% مادة مضافة عند 82 درجة مئوية لمدة 420 ثانية لتشكيل النسيج الهرمي؛ التنظيف اللاحق لإزالة المواد العضوية المتبقية؛ التنظيف الحمضي باستخدام حمض مخفف (3.15% HCl + 7.1% HF) لتحييد القلويات المتبقية وإزالة طبقة الأكسيد؛ السحب البطيء للتجفيف المسبق لإزالة طبقة الماء بواسطة التوتر السطحي؛ وأخيرًا التجفيف بالهواء الساخن عند 90 درجة مئوية.

2. انتشار البورون (B Diff)

الغرض

تحت درجة حرارة عالية، تنتشر ذرات البورون في سطح الرقاقة من النوع N لتشكيل وصلة PN. يفصل المجال المدمج لوصلة PN ناقلات الشحنة المولدة ضوئيًا لإخراج التيار خارجيًا. تستخدم رقائق النوع P، ذات التركيز العالي للثقوب، تطعيم الفوسفور لتشكيل الوصلة؛ بينما تستخدم رقائق النوع N، ذات التركيز العالي للإلكترونات، تطعيم البورون.

مبدأ العملية

يمر ثلاثي كلوريد البورون (BCl3) عبر أنبوب كوارتز عند درجة حرارة 800-900 درجة مئوية ويتفاعل مع الأكسجين لتكوين B2O3، الذي يترسب على سطح الرقاقة مع غاز النيتروجين الحامل ويتفاعل مع السيليكون لتوليد ذرات البورون، مكونًا طبقة زجاج البوروسيليكات (BSG). ثم تنتشر ذرات البورون داخل الرقاقة لتشكيل الوصلة PN. BCl3 هو سائل أو غاز عديم اللون ينبعث منه دخان، كثافته 1.35 كجم/م3، درجة انصهاره -107.3 درجة مئوية ودرجة غليانه 12.5 درجة مئوية. وهو غير قابل للاشتعال، مهيج وذو رائحة نفاذة، ويتحلل في الماء ليشكل كلوريد الهيدروجين وحمض البوريك مع إطلاق حرارة كبيرة. المنتج الوسيط B2O3، الذي تبلغ درجة انصهاره 450 درجة مئوية ودرجة غليانه 1860 درجة مئوية، يظل سائلاً طوال العملية وهو شديد التآكل لمكونات الكوارتز.

انتشار البورون أصعب من انتشار الفوسفور، لذا فإن مسار TOPCon يضع متطلبات أعلى على المعدات، بما في ذلك تجانس أعلى، ودرجات حرارة انتشار أعلى (عادةً فوق 1000 درجة مئوية) وأوقات انتشار أطول (غالبًا ما يستغرق تكوين الفيلم ما يصل إلى 240 دقيقة)، مما يزيد من تكلفة المعدات والإنتاج في مرحلة تشكيل الوصلة.

سير العملية

يتم الانتشار بطريقتين. يستخدم الانتشار قبل الترسيب (خطوة ترسيب BSG) درجة حرارة أقل ويبقي الرقاقة في جو مشبع بالشوائب، لذا يظل تركيز الشوائب السطحي ثابتًا؛ وهذا يُعرف بالانتشار بمصدر سطحي ثابت. يدفع انتشار إعادة التوزيع البورون من BSG إلى الرقاقة عند درجة حرارة أعلى في جو غني بالأكسجين دون شوائب خارجية؛ هنا يتغير التركيز السطحي بمرور الوقت، وهو ما يُسمى الانتشار بمصدر سطحي محدود، مع توزيع غاوسي للشوائب.

الخطوات النموذجية للعملية هي: تفريغ الهواء للوصول إلى ضغط منخفض؛ التسخين إلى درجة حرارة الانتشار (800-900 درجة مئوية)؛ تثبيت درجة الحرارة مع تقليل الضغط أكثر؛ اختبار التسرب تحت ضغط منخفض؛ الأكسدة المسبقة لتشكيل طبقة SiO2 بسمك 1 نانومتر لإبطاء خطوة الانتشار التالية وجعل انتشار البورون أكثر تجانسًا؛ الانتشار/الترسيب عن طريق إدخال مصدر البورون للترسيب النشط المسبق والدفع السلبي؛ التسخين الإضافي فوق 900 درجة مئوية لزيادة معدل الانتشار وعمقه؛ الأكسدة اللاحقة لتشكيل طبقة SiO2 بسمك يزيد عن 100 نانومتر للتحكم في محتوى البورون، وتعميق الوصلة، وتشكيل طبقة واقية، وجمع الشوائب من الركيزة؛ التبريد إلى درجة حرارة آمنة لفتح الأنبوب؛ وكسر التفريغ باستخدام N2 لاستعادة الضغط الجوي.

3. إزالة BSG والحفر القلوي

إزالة BSG

بعد انتشار البورون، يحمل الجزء الخلفي والحواف من الرقاقة طبقة BSG سميكة (40-100 نانومتر أكسيد). تؤثر طبقة زجاج البوروسيليكات هذه سلبًا على العمليات اللاحقة وقد تسبب تسربًا في الوصلة PN، لذلك يلزم الحفر الكيميائي والتنظيف بعد التطعيم. قبل الحفر القلوي، تقوم عملية HF أحادية الجانب بإزالة BSG الخلفي والحواف، بينما يتم الحفاظ على BSG الأمامي كقناع أثناء الحفر القلوي لحماية الهيكل الأمامي.

تدخل الرقاقة أولاً إلى معدات التنظيف HF المضمنة، حيث يذيب حوالي 60% HF طبقة BSG الخلفية في المحلول بينما يحمي فيلم مائي طبقة BSG الأمامية، يلي ذلك حوالي 0.5 دقيقة من الشطف بالماء النقي. يتضمن التسلسل: تطبيق فيلم مائي باستخدام خاصية المحبة للماء لـ SiO2 لحماية BSG الأمامي؛ حفر BSG الخلفي والحواف باستخدام HF؛ خطوة مسدس مائي لتجديد الفيلم المائي الذي قد يكون ملوثًا؛ غسل بالماء لإزالة HF المتبقي؛ تنظيف حمضي لإزالة الأيونات الشائبة المتبقية؛ وتجفيف الفيلم المائي الأمامي.

الحفر القلوي

الغرض من الحفر القلوي هو إزالة الوصلة PN على الجزء الخلفي والحواف لمنع التسرب، وإنشاء مورفولوجيا خلفية موحدة ونظيفة تحضيرًا للتنشيط الخلفي.

هناك طريقتان رئيسيتان. التنميش الثانوي مشابه من حيث المبدأ للتنميش الأول، لكن المادة المضافة يجب أن تقلل من معدل التفاعل بين BSG والقلوي. يستخدم التلميع القلوي قلويًا عالي التركيز وإضافات لتسريع تفاعل القلوي-سيليكون، وإضعاف خاصية الحفر متباين الخواص وتشكيل مورفولوجيا مصقولة عالية الانعكاس. تحمي المادة المضافة للحفر القلوي BSG الأمامي، وتخفض معدل تفاعله مع القلوي لمنع الحفر الزائد، وتحافظ على BSG كقناع للخطوات اللاحقة، وتخفض التوتر السطحي لتحرير فقاعات الهيدروجين، وتحسن التبلل وتزيد كثافة النواة.

4. الترسيب والطلاء

تقوم هذه المرحلة بترسيب طبقة الأكسيد النفقي (TOX) وطبقة البولي سيليكون والقناع. يتم الترسيب بشكل رئيسي في الطور البخاري الفراغي ويمكن تقسيمه إلى الترسيب الفيزيائي للبخار (PVD) والترسيب الكيميائي للبخار (CVD) والترسيب الطبقي الذري (ALD). يقوم PVD بتبخير مصدر المادة إلى ذرات أو جزيئات أو أيونات وترسيبها على الركيزة تحت ضغط منخفض؛ يولد CVD رواسب من خلال تفاعلات كيميائية على الركيزة؛ ويقوم ALD بترسيب المادة طبقة تلو الأخرى كطبقات ذرية مفردة.

طبقة الأكسيد النفقي (TOX)

تعتمد طبقة الأكسيد النفقي على تأثير النفق الكمي، باستخدام أكسيد فائق الرقة (عادة 1-2 نانومتر) كحاجز. بين رقاقة السيليكون من النوع n وطبقة البولي سيليكون المخدرة، تمكن النقل الانتقائي للحاملات: الإلكترونات (الحاملات الأغلبية) تنفق عبر الأكسيد إلى طبقة البولي سيليكون، بينما الثقوب (الحاملات الأقلية) تواجه حاجز طاقة أعلى (حوالي 4.5-4.8 إلكترون فولت) ويتم حظرها. كما تخلق انحناء النطاق وتخميل تأثير المجال، حيث يؤدي فرق دالة الشغل بين البولي سيليكون المخدر والرقاقة إلى انحناء نطاقات الطاقة عند الواجهة وتشكيل مجال إلكتروستاتيكي يزيد من الحاملات الأغلبية ويطرد الحاملات الأقلية، مما يقلل من إعادة التركيب عند الواجهة.

يمكن تحضير الأكسيد عن طريق الأكسدة الحرارية (متوافقة مع LPCVD) أو عن طريق PECVD و PEALD والأكسدة الحرارية (متوافقة مع PECVD). من حيث كثافة الفيلم، يعطي PEALD أفضل تخميل ولكن بتكلفة معدات أعلى، بينما توفر الأكسدة الحرارية و PECVD اقتصاديات أفضل. يعطي ALD عادة حوالي 0.7 نانومتر، والأكسدة الحرارية حوالي 1.3 نانومتر، ويتم تحقيق آلية النفق عادة عند سماكات أقل من 1.6 نانومتر. LPCVD أكثر نضجًا، مع مزايا مثل التحكم البسيط وجودة الفيلم العالية، ولكنه يميل إلى تشكيل طبقة بولي سيليكون مخدرة ملتفة عند الحافة الأمامية يجب تنظيفها، وله معدل ترسيب بطيء. بولي سيليكون PECVD هو تقنية أحدث مع ترسيب أسرع، وتطعيم في الموقع، والتفاف أقل، لكن نضجها لا يزال بحاجة إلى تحسين وقد تعاني من الغبار، ومحتوى الهيدروجين العالي، وتشكل الفقاعات أثناء التلدين بدرجة حرارة عالية.

طبقة البولي سيليكون

البولي سيليكون (Poly) مصنوع من عدد لا يحصى من حبيبات السيليكون الصغيرة، بأحجام حبيبات تتراوح عادة من عشرات إلى مئات النانومترات وحدود حبيبات بينها. عادة ما يتم تخدير طبقة البولي سيليكون بالفوسفور لتشكيل بولي سيليكون من النوع n عالي التخدير، مما يحسن التوصيلية، ويمكن النقل الانتقائي للحاملات، ويشكل تماسًا أوميًا جيدًا مع الرقاقة.

تحضير البولي سيليكون يتضمن الترسيب والتطعيم. الترسيب يستخدم بشكل أساسي LPCVD أو PECVD بسماكة حوالي 100-150 نانومتر؛ الفيلم غير المتبلور يغير تبلوره أثناء التلدين، ويتحول من طور مختلط دقيق التبلور-غير متبلور إلى متعدد التبلور وينشط التخميل. للتطعيم، يرسب LPCVD عادة طبقة بولي سيليكون غير مطعمة أولاً ثم يكمل تطعيم الفوسفور عبر فرن انتشار أو زرع أيوني (تطعيم خارج الموقع)، لأن التطعيم أثناء الترسيب البطيء لـ LPCVD سيبطئه أكثر. PECVD له كفاءة فيلم أعلى ويمكنه إكمال تطعيم الفوسفور أثناء الطلاء (تطعيم في الموقع). LPCVD، التقنية السائدة للبولي سيليكون، يعمل عن طريق التحلل الحراري للسيلان (SiH4) إلى ذرات سيليكون تترسب لتشكيل فيلم. لاحظ أن البولي سيليكون الأكثر سمكًا يسبب خسارة FCA (طفيلية) أكبر وخسارة تيار دائرة قصر أكبر، وزيادة تطعيم الفوسفور يزيد من امتصاص FCA وفقدان التيار.

طبقة القناع

طبقة القناع عادة ما تكون فيلم SiO2 بسمك حوالي 10 نانومتر ينمو بعد ترسيب البولي سيليكون لحماية الهيكل الخلفي، ويمنع بشكل أساسي العمليات الرطبة اللاحقة من حفر طبقة البولي سيليكون. لضمان عدم تلف الهيكل الخلفي في المعدات الرطبة من نوع الخزان، بعد عملية البولي يتم نمو قناع SiOx (حوالي 10 نانومتر) على السطح الخلفي باستخدام السيلان وأكسيد النيتروز (ملاحظة: السيلان والأكسجين يحملان خطر انفجار في البيئات غير المفرغة).

خطوات العملية هي: التسخين المسبق تحت التفريغ لجلب الرقاقة إلى درجة الحرارة المطلوبة؛ الترسيب المسبق لمصدر السيليكون غير المطعم (غاز فقط، بدون RF، لملء الأنبوب بشكل موحد وتثبيت الضغط)؛ ترسيب مصدر السيليكون غير المطعم (تشغيل RF، لترسيب فيلم غير مطعم يحجب ويخزن الفوسفور من البولي المطعم)؛ الترسيب المسبق لمصدر السيليكون المطعم (غاز فقط)؛ ترسيب مصدر السيليكون المطعم (تشغيل RF، لترسيب فيلم بولي مطعم بالفوسفور)؛ تشكيل قناع الأكسيد بواسطة PECVD SiOx؛ وتطهير بـ N2/Ar لدفع SiH4 و N2O خارج الأنبوب لمنع الاحتراق عند فتح باب الفرن.

5. التلدين

الغرض من التلدين هو تحويل السيليكون غير المتبلور المزروع بواسطة PECVD إلى سيليكون متعدد التبلور، وتنشيط ذرات الفوسفور وتقديم عمق الوصلة، وتشكيل الثقوب الدقيقة. العملية تدخل BN2 (نيتريد البورون) وتسخن ببطء إلى 890-920 درجة مئوية، حيث يتم دفع BN2 عند درجة حرارة عالية لتنشيط ذرات الفوسفور في فيلم البولي وتشكيل تطعيم فعال.

هناك علاقة بين التلدين وTOX: مع بقاء أكسيد النفق دون تغيير، يؤدي رفع درجة حرارة التلدين إلى إنتاج المزيد من الثقوب والانتشار الداخلي، مما يقلل من مقاومة التلامس ويحسن FF مع الاستمرار في تلبية متطلبات التخميل؛ عند نفس درجة حرارة التلدين، ينتج أكسيد النفق الأكثر سمكًا المزيد من الثقوب والانتشار الداخلي وتيار تشبع أعلى.

6. إزالة PSG وتنظيف RCA

أثناء ترسيب PEALD لفيلم n+-poly-Si، تتشكل طبقة n+-poly محلية على وجه الرقاقة، مغطاة بطبقة رقيقة من القناع (SiOx). يزيل HF أحادي الجانب SiOx، ثم يزيل حمض قلوي n+-poly-Si الأمامي. تمر الرقاقة بالتتابع عبر خزان الحفر والخزان القلوي وخزان التنظيف للتفاعلات الكيميائية قبل التجفيف.

الغرض من RCA هو إزالة الطلاء الملتف وإجراء حفر الحواف لمنع تسرب الحواف، وتنظيف الرقاقة عن طريق إزالة BSG الأمامي والخلفي والقناع وتجفيفها تحضيرًا لأفلام التخميل الأمامية والخلفية. نظرًا لأن البولي هو سيليكون متعدد البلورات، فإن إزالة الالتفاف تستخدم تلميعًا قلويًا بتركيز عالٍ من القلويات والمواد المضافة.

تعمل إضافات RCA على تنظيف المواد غير العضوية والمنتجات المتبقية لتحسين التبول السطحي، وتعمل كمحفزات تفاعل لتسريع ارتباط OH- بالسيليكون وتسريع حفر الالتفاف والحواف، وتقليل معدل حفر القلويات لثاني أكسيد السيليكون لحماية BSG الأمامي والقناع الخلفي من الحفر الزائد.

خطوات العملية هي: HF في الخط لإزالة PSG المتكون على الأمام والحواف بعد التلدين N2 مع الحفاظ على PSG الخلفي لحماية البولي الخلفي؛ تلميع قلوي باستخدام NaOH ومادة مضافة لإزالة البولي الزائد الأمامي والحواف؛ غسيل قلوي لإزالة الإضافات والشوائب المتبقية؛ تنظيف حمضي لتحييد القلويات المتبقية وإزالة الأيونات المعدنية؛ سحب بطيء باستخدام ماء منزوع الأيونات في درجة حرارة الغرفة بواسطة روبوت لمنع علامات الماء؛ وتجفيف عند 90 درجة مئوية لمنع السائل المتبقي على الرقاقات والحاملات.

7. ALD (ترسيب الطبقة الذرية)

تقوم تقنية الترسيب بالطبقة الذرية (ALD) بطلاء المواد كطبقات ذرية مفردة على الركيزة وتتميز بطبيعتها المحددة ذاتيًا، وهو أساس ALD. من خلال فترات زمنية أو مكانية، تتعرض الركيزة بشكل متناوب لسلائف مختلفة. عندما تكون الركيزة في جو السلائف A، يتم امتصاص A كيميائيًا على السطح حتى التشبع، ثم يتوقف؛ عند التعرض للسلائف B، يتفاعل B مع A الممتص بالفعل، منتجًا منتجات ثانوية حتى يتم استهلاك السلائف الأولى بالكامل ويتوقف التفاعل تلقائيًا، مكونًا الطبقة الذرية المطلوبة. تكرر ALD هذا التفاعل لبناء الفيلم المطلوب.

على الجزء الخلفي من الرقاقة، يقلل تخميل AlOx من معدل إعادة التركيب على السطح الخلفي. يحمل أكسيد الألومنيوم شحنات سالبة ثابتة تقع مباشرة عند الواجهة بين أكسيد الألومنيوم وأكسيد السيليكون على سطح الرقاقة؛ تضمن هذه الشحنة السالبة عالية الكثافة تخميلًا ميدانيًا فعالاً. يوفر أكسيد الألومنيوم أيضًا تخميلًا كيميائيًا ممتازًا، مما يشبع الروابط المعلقة على سطح السيليكون البلوري ويقلل من كثافة الحالات عند الواجهة.

خطوات العملية هي: ما قبل الترسيب (غاز فقط، بدون تردد راديوي، ملء الأنبوب بشكل موحد وتثبيت الضغط، مع الحفاظ على قصير لتجنب هدر الغاز ومخاطر السلامة)؛ الترسيب (تشغيل التردد الراديوي، مع TMA لتشكيل بلازما تتفاعل مع السطح لتكوين AlOx، ثم تطهير بغاز خامل، يتكرر لمدة 40 دورة)؛ وتطهير بالأرجون لدفع TMA وO2 خارج الأنبوب لمنع احتراق TMA عند فتح باب الفرن.

8. نيتريد السيليكون الأمامي والخلفي (SiNx)

يخدم طلاء SiNx عدة أغراض. يحمي سطح الخلية، حيث أن نيتريد السيليكون يتمتع بقوة عالية جدًا تتحمل حتى 1200 درجة مئوية، ومقاومة كيميائية ممتازة ضد جميع الأحماض غير العضوية تقريبًا وNaOH أقل من 30%، وهو عازل كهربائي عالي الأداء. يوفر مقاومة للانعكاس، مع معامل انكسار أحادي الطبقة مثالي يبلغ 1.96 في الهواء؛ زيادة محتوى السيليكون يقوي تخميل السطح، وتذكر الأدبيات أن سرعة إعادة التركيب السطحي تنخفض إلى أقل من 20 سم/ثانية عند معامل انكسار 2.3، مع أفضل تخميل للكتلة بين 2.1 و2.3. كما يمنع الأكسدة من خلال هيكله الكثيف. يستخدم تخميل الباعث الأمامي لـ TOPCon بشكل أساسي أكسيد الألومنيوم بالإضافة إلى فيلم SiNx:H، بينما يستخدم التخميل الخلفي بشكل أساسي البولي سيليكون.

تعمل آلية التخميل SiNx بطريقتين. التخميل الكيميائي يقلل كثافة العيوب عند الواجهة عن طريق تقليل الروابط المعلقة، إما عن طريق نمو طبقة سطحية تمنح الذرات وقتًا وطاقة كافيين لتشبع الروابط المعلقة، أو عن طريق ترسيب طبقة عازلة غنية بالهيدروجين وإطلاق الهيدروجين أثناء التلبيد ليرتبط بالروابط المعلقة. التخميل بتأثير المجال يقلل عدد حاملات الشحنة الأقلية التي تصل إلى السطح عن طريق توليد مجال كهربائي بالقرب من السطح يطرد حاملات الشحنة من نفس القطبية، ويتم ذلك عن طريق خفض تركيز التطعيم السطحي العالي أو إضافة طبقة عازلة ذات شحنة ثابتة عالية.

خطوات عملية SiNx هي: الترسيب المسبق (غاز فقط، بدون RF، ملء الأنبوب وتثبيت الضغط)؛ الترسيب 1-2-3 (تشغيل RF، إدخال SiH4 و NH3 لتشكيل ثلاث طبقات SiNx مع انخفاض تدريجي في نسبة Si-N، حيث أن نسبة Si-N الأعلى تعطي معامل انكسار أعلى)؛ الترسيب 4 (تشغيل RF، SiH4 و O2 و NH3 لتشكيل طبقة SiONx)؛ الترسيب 5 (تشغيل RF، SiH4 و O2 لتشكيل طبقة SiO2)؛ وتطهير الخطوط والأنبوب بـ N2 لإزالة الغاز التفاعلي ومنع انفجار SiH4 عند فتح باب الفرن.

9. الطباعة بالشاشة الحريرية (المعدنة)

بعد الانتهاء من التنميش والانتشار والطلاء لتشكيل الوصلة PN والتخميل، يمكن للخلية توليد تيار تحت الضوء. لاستخراج هذا التيار وتجميعه، تُطبع أقطاب أمامية وخلفية على سطح الخلية، عادةً من خلال الطباعة بالشاشة الحريرية والتجفيف والتلبيد.

يتكون نظام الطباعة بالشاشة الحريرية من خمسة عناصر: الممسحة، الحبر (المعجون)، الشاشة، الركيزة (الرقاقة) ومنصة الطباعة. أداء الطباعة المناسب للمعجون (اللزوجة، القدرة على الترقق بالقص) هو الشرط الأساسي للطباعة الجماعية على نطاق واسع، وعدد خيوط الشاشة وقطر السلك وعرض الخط المصمم يحدد إلى حد كبير الشكل المطبوع. أثناء التشغيل، يمر المعجون عبر فتحات النموذج، وتطبق الممسحة ضغطًا أثناء تحركها عبر الشاشة، وتضغط المعجون من فتحات النموذج على الرقاقة. تحافظ لزوجة المعجون على التصاقه ضمن النطاق، وتحافظ الممسحة على اتصال خطي مع الشاشة والركيزة، ويتحرك خط الاتصال مع الممسحة لإكمال شوط الطباعة.

يجب أن توفر العجينة قابلية طباعة ممتازة للإنتاج الضخم، واتصال أومي جيد مع الباعث لمقاومة تلامس منخفضة وFF أعلى، وأقل ضرر ممكن للباعث للحد من فقدان Voc الناتج عن المعدنة، وأقل مقاومة حجمية ممكنة لتقليل فقدان التيار. خطوات العملية هي: التجفيف لتبخير المواد العضوية في العجينة؛ التلبيد الأولي لإذابة فتات الزجاج، إذابة جزيئات الفضة وفتح طبقة التخميل؛ التلبيد لإذابة المزيد من المعدن في الزجاج وربطه معًا؛ والتبريد بحيث يترسب المعدن المذاب في الزجاج على السطح، مكونًا اتصالًا أوميًا بين المعدن وأشباه الموصلات.

الاستنتاج

عملية تصنيع TOPCon هي تسلسل دقيق من خطوات النقش، التطعيم، التخميل، الترسيب، التلدين والمعدنة، كل منها مصمم لتعظيم انتقائية الناقلات وتقليل إعادة التركيب لتحقيق كفاءة تحويل أعلى.

رؤية ooitech: تعتقد ooitech أن الكفاءة العالية لـ TOPCon تأتي من التآزر بين تقنية الأكسيد النفقي والتلامس المخمل، حيث تعمل كل خطوة تنظيف وترسيب وتلدين معًا لدفع حدود انتقائية الناقلات وتخميل السطح.