BC-TOPCon की अंतिम बैकसाइड लड़ाई: नीचे की SiOx परत को जमे रखें, मध्य परत को AlOx/SiOx से ज़ोन करें
विषय-सूची
उत्पाद परिचय
"पुराने झांग, वह 26.34% फ्रंट-एन-फिंगर प्लस फुल-कॉन्टैक्ट बैक-पी डबल-लेयर पेपर — अगला कदम बैक-पी को भी फिंगर-शेप्ड बनाना है, और यही असली BC है। लेकिन p-फिंगर के नीचे, वह मध्य SiOx परत: क्या हम 26.66 से शुद्ध SiOx पर टिके रहें, या फील्ड इफेक्ट उधार लेने के लिए AlOx/SiOx बदल दें?" यह सवाल आज सुबह आया, ठीक उसी समय जब मैंने 26.34% पेपर प्रोडक्शन-लाइन ग्रुप चैट में डाला, और BC प्रोजेक्ट वाले उसका पीछा करने लगे।
सच्चे BC-TOPCon में, नीचे की SiOx — जो पैसिवेटिंग पिनहोल उगाती है — को छुआ नहीं जा सकता। लेकिन "मध्य SiOx" परत, जिसका मूल काम Ag को ब्लॉक करना और स्टॉप लेयर को पतला करना था, को एक बार p-फिंगर स्थानीयकृत हो जाने पर ज़ोन द्वारा खेला जा सकता है। गैर-संपर्क क्षेत्र फील्ड इफेक्ट उधार लेने के लिए AlOx/SiOx में जाते हैं। संपर्क क्षेत्र, पेस्ट के ठीक नीचे, B प्रसार को उड़ने से रोकने के लिए शुद्ध SiOx रखते हैं। वह एक स्वैप 26.34% से 27.6%+ तक 1.3% abs छलांग के अंदर बैकसाइड पर आप खा सकते हैं सबसे बड़ा हिस्सा है।
तकनीकी पैरामीटर
पहले, मेज पर दो 27%+ BC बेंचमार्क
Zheng, Z. et al. Maximizing carrier extraction in hybrid back-contact silicon solar cells. Nature (2026). https://doi.org/10.1038/s41586-026- (बीजिंग यूनिवर्सिटी ऑफ टेक्नोलॉजी + गोल्डन स्टोन एनर्जी, प्रमाणित 27.62%)
LONGi HIBC, 28.13%, ISFH CalTeC अप्रैल 2026 (LONGi HIBC 2.0, HPBC रूट, ताज़ा रिकॉर्ड)। HIBC 1.0 (Wang G. et al., Nature 647, 369–374, 2025, DOI:10.1038/s41586-025-09681-w, 27.81%) पर iPET + LIC के साथ पुनरावृत्त; पेपर लंबित, प्रमाणन LONGi की आधिकारिक साइट पर।
| मीट्रिक | JinKo 26.66% (द्विफलकीय n-TOPCon) | BJUT + गोल्डन स्टोन 27.62% (HBC) | LONGi HIBC 28.13% |
|---|---|---|---|
| संरचना | फ्रंट बोरॉन + बैक n-TOPCon फुल-कॉन्टैक्ट डबल-लेयर | फ्रंट a-SiOx + बैक p/n इंटरडिजिटेटेड (HBC) | फ्रंट HJT-P + बैक TOPCon-N फिंगर (HIBC) |
| Voc (mV) | 744.6 | 740 | — |
| Jsc (mA/cm²) | ~41.2 अनुमानित | 42.54 | — |
| FF (%) | 85.57 | 87.73 | — |
| मुख्य कदम | डबल-लेयर SiOx/पॉली + Ag ब्लॉकिंग | ग्रेडिएंट B-डोप्ड a-Si + O-डोप्ड a-SiOx फ्रंट पैसिवेशन | बाइपोलर हाइब्रिड पैसिवेशन (P-साइड a-Si:H + N-साइड पॉली) |
उस 87.73% के FF पर ध्यान दें। 26.66% केवल 85.57% तक पहुँचता है। वह 2% पूर्ण FF अंतर ऐसा नहीं है जिसे अकेले "बैकसाइड डबल-लेयर" पूरा कर सके। यह बैकसाइड फिंगर ज्यामिति अनुकूलन, फ्रंट-सरफेस ग्रिड-मुक्त छायांकन, और संपर्क पुनर्संयोजन को 400-500 fA/cm² स्तर तक कम करने से आता है (नीचे और अधिक)।
तकनीकी लाभ
एक बार p-फिंगर स्थानीयकृत हो जाने पर डबल-लेयर SiOx/पॉली कैसे बदलता है
26.66% और 26.34% दोनों "डबल-लेयर" पूर्ण-संपर्क बैकसाइड हैं — पॉली पूरी पिछली सतह को कवर करता है, मध्य SiOx एक सतत शीट के रूप में चलता है। एक बार वास्तविक BC दोनों बैक-n और बैक-p को फिंगर-आकार का बना देता है, स्टैक "कंबल" से "इंटरडिजिटेटेड" में बदल जाता है, और उन दो तर्कों को फिर से विभाजित करना पड़ता है।
निचला SiOx (~1.x nm, सुरंग स्थल) — कभी नहीं हिलता।
यह उस Das Solar पिनहोल-पैसिवेशन पेपर का घरेलू मैदान है। यह 10¹² cm⁻² वर्ग के ऑक्सीजन-युक्त पिनहोल उगाता है, और J₀ को 2-4 fA/cm² तक कम करना इसी पर निर्भर करता है।
BC में, p-फिंगर के नीचे का निचला SiOx B-डोप्ड पॉली का सामना करता है, P का नहीं। B Si/SiO₂ इंटरफेस पर उच्च Dit के साथ बैठता है, और B अलगाव SiOx स्टोइकोमेट्री को बिगाड़ देता है। इसलिए p-फिंगर-साइड निचला SiOx वास्तव में n-फिंगर साइड (+0.2-0.3 nm) से थोड़ा मोटा होना चाहता है, B को सक्रिय करने और क्रिस्टलीयता को 98% तक खींचने के लिए 1050°C प्री-एनील के साथ (वह आधार रेखा जो 26.34% पेपर देता है)।
मध्य SiOx (मूल रूप से 1.5 nm, Ag-ब्लॉकिंग स्थल) — BC में, सामग्री को ज़ोन किया जा सकता है।
यह मुख्य चर है। 26.66/26.34 में मध्य शुद्ध थर्मल SiO₂ है, एकल-कार्य (Ag ब्लॉक करें + स्टॉप लेयर को पतला करें)। इंटरडिजिटेटेड BC संरचना के तहत, p-फिंगर क्षेत्र दो नए दर्द बिंदुओं से टकराता है जिनका पूर्ण-संपर्क को कभी सामना नहीं करना पड़ा।
दर्द बिंदु A: p-TOPCon पक्ष स्वाभाविक रूप से क्षेत्र प्रभाव पर कमजोर है। Si/SiO₂ इंटरफेस पर B से निश्चित चार्ज सकारात्मक है (n+ पक्ष के विपरीत)। शुद्ध SiOx p-पक्ष क्षेत्र-प्रभाव पैसिवेशन नहीं देता है, इसलिए आपको बाहरी AlOx स्टैक से नकारात्मक चार्ज उधार लेना होगा।
दर्द बिंदु B: p-फिंगर के नीचे धातु संपर्क पुनर्संयोजन J₀,metal BC दक्षता की सीमा है। आज सिल्वर-मुक्त BC Al-संपर्क J₀,metal ~2400-2500 fA/cm² पर है, जो ~25.9% दक्षता के अनुरूप है। 26.8% Ag-प्रणाली स्तर को छूने के लिए, आपको J₀,metal को 400-500 fA/cm² से नीचे दबाना होगा।
शुद्ध SiOx मध्य A को संभाल नहीं सकता। पूरी चीज़ को AlOx/SiOx में बदलना एक और बारूदी सुरंग पर कदम रखने जैसा है।
AlOx/SiOx एक सुरंग परत के रूप में एक जाल है, लेकिन मध्य परत के रूप में यह मिठाई हो सकती है
साहित्य में दो परिदृश्य मिश्रित हो जाते हैं और उन्हें अलग रखा जाना चाहिए।
परिदृश्य 1: AlOx सीधे निचले SiOx को सुरंग परत के रूप में बदल देता है। कौर का काम (सोलर एनर्जी मैटेरियल्स 2021) यहाँ एक चेतावनी कहानी है:
AlOx और AlOx/SiOx डबल-परतें सुरंग परतों के रूप में शुद्ध SiOx से बदतर पैसिवेट करती हैं।
तंत्र: AlOx/SiOx B प्रसार को काफी बढ़ाता है और P प्रसार को दबाता है। B AlOx क्षेत्र में एक "जलाशय" में जमा होता है फिर c-Si में धकेलता है — ऑगर पुनर्संयोजन और B-O जोड़ी दोषों का दोहरा प्रहार।
इसके अलावा, Al AlOx से c-Si में फैलकर गहरे स्तर बनाता है, इसलिए SRH पुनर्संयोजन भी बढ़ता है।
इसलिए निचले SiOx को बिल्कुल भी AlOx से नहीं बदला जा सकता — यही मूल कारण है कि 26.66/26.34 बेसलाइन हिलते नहीं हैं, और यही कारण है कि LONGi HIBC "P-पक्ष a-Si:H (HJT तर्क) के साथ, N-पक्ष poly (TOPCon तर्क) के साथ" चलाता है। P-पक्ष बस SiOx/poly सेटअप को छोड़ देता है और B-SiOx जाल से बचने के लिए HJT अनाकार + हाइड्रोजन मार्ग अपनाता है।
परिदृश्य 2: AlOx/SiOx "मध्य" स्थिति में बैठता है (कोई सुरंग नहीं, केवल क्षेत्र प्रभाव + Ag अवरोधन)। यह केवल-BC खेल है:
निचला SiOx (1.x nm) शुद्ध थर्मल SiO₂ रहता है, पैसिवेटिंग पिनहोल उगाता है।
आंतरिक poly (p+, उच्च क्रिस्टलीयता) के ऊपर, बाहरी poly (p++, धातुकरण के लिए भारी डोप्ड) के नीचे शुद्ध SiOx मध्य (1-1.5 nm) बैठता है।
गैर-संपर्क क्षेत्रों में (फिंगरों के बीच, और पेस्ट से दूर फिंगरों के अंदर), मध्य एक अति-पतले AlOx (2-4 nm) / SiOx (1 nm) स्टैक में बदल जाता है। AlOx नकारात्मक निश्चित चार्ज ~10¹²-10¹³ cm⁻² p-फिंगर को क्षेत्र प्रभाव देता है और p-TOPCon-पक्ष Dit को दबाता है।
संपर्क क्षेत्रों में (पेस्ट खोलने के नीचे), मध्य शुद्ध SiOx रखता है — ताकि फायरिंग के दौरान AlOx को B प्रसार को विस्फोटित करने से रोका जा सके (Ag पेस्ट 700-800°C पर फायर होता है, और AlOx 550°C से ऊपर अस्थिर हो जाता है क्योंकि Si-H विघटित होता है)।
इस "ज़ोन्ड मिडिल" पर अभी तक कोई सार्वजनिक BC क्रॉस-सेक्शन डेटा नहीं है, लेकिन तर्क श्रृंखला मजबूत है। n-टाइप फ्रंट-सरफेस पैसिवेशन पर 6nm/12nm पर a-SiOx:H/AlOx:H पहले से ही बिना एनील के τeff 5.1 ms देता है, जो दर्शाता है कि AlOx सीधे c-Si को नहीं छूता (बीच में a-SiOx या SiOx होने पर) फील्ड इफेक्ट और रासायनिक पैसिवेशन सहयोग करते हैं। BC p-फिंगर नॉन-कॉन्टैक्ट क्षेत्र बिल्कुल वही स्थिति है: नीचे SiOx c-Si को अलग करता है, बीच का AlOx/SiOx भीतरी पॉली को अलग करता है, AlOx कभी c-Si को नहीं छूता, और B प्रसार पथ दो बाधाओं, नीचे SiOx और भीतरी पॉली द्वारा अवरुद्ध है — सीधे टनल परत के रूप में AlOx से कहीं अधिक सुरक्षित।
उत्पाद अनुप्रयोग
p-फिंगर स्थानीयकरण के लिए तीन सहायक कदम (26.34 से 27.6 की वृद्धि)
| कदम | 26.34% आधार रेखा | BC p-फिंगर स्थानीयकरण वृद्धि | संबोधित अड़चन |
|---|---|---|---|
| नीचे सिओएक्स | पूर्ण-संपर्क 1.8 nm (p-TOPCon पक्ष) | p-फिंगर के नीचे 1.8→2.0 nm (विरोधी-B पिनिंग), n-फिंगर के नीचे 1.3-1.5 nm | B पृथक्करण SiOx को नष्ट करता है |
| मध्य SiOx | शुद्ध SiOx 1 nm (इन-सीटू) | ज़ोन्ड: गैर-संपर्क AlOx(3nm)/SiOx(1nm), संपर्क शुद्ध SiOx 1 nm | कमजोर p-पक्ष फील्ड इफेक्ट |
| बाहरी पॉली | 90 nm p++, क्षार-धातु पेस्ट | p-फिंगर के नीचे लेजर LCO उद्घाटन, केवल AlOx/SiNx खोलता है बिना पॉली/SiOx को नुकसान पहुंचाए (iVoc स्थिर सत्यापित) | J₀,metal 2400→400 |
| एनील | 1050°C पूर्व-एनील, 98% क्रिस्टलीयता | समान, लेकिन p/n फिंगर सह-एनील विंडो में समझौता आवश्यक — P-पक्ष 880-920, B-पक्ष 1050, ~950-980°C लंबे एनील पर विभाजन | थर्मल बजट संघर्ष |
| धातुकरण | क्षार-धातु Ag पेस्ट (4wt% Na₂O/K₂O) | चांदी-मुक्त Al संपर्क या Ag-Al मिश्रित पेस्ट, p-फिंगर 700°C फायरिंग J₀,metal ~2400, n-फिंगर ~2500 समान स्थिति | चांदी-मुक्त + J₀,metal को 400 तक दबाएं |
वह सिल्वर-मुक्त BC डेटा मायने रखता है: LCO (लेज़र कॉन्टैक्ट ओपनिंग) के बाद iVoc मुश्किल से गिरता है और Raman कोई अमोर्फस सिग्नल नहीं दिखाता, यह साबित करता है कि "पॉली/SiOx पैसिवेशन को तोड़े बिना खिड़की खोलना" संभव है — यह BC p-फिंगर के तहत "संपर्क क्षेत्रों में शुद्ध SiOx मध्य रखना + LCO पेस्ट विंडो" के लिए प्रक्रिया आधार है। लेकिन J₀,metal 2400 fA/cm² केवल 25.9% दक्षता तक मैप करता है। Ag-सिस्टम 26.8% से वह 0.9% abs अंतर पूरी तरह से संपर्क पुनर्संयोजन द्वारा खाया जाता है। अगली छलांग की बाधा पैसिवेशन परत नहीं है, यह मेटलाइज़ेशन है।
तो 27% तक की उस आखिरी छलांग में बैकसाइड वास्तव में किस पर लड़ रहा है?
सभी चार पीढ़ियों को पंक्तिबद्ध करें — Das 25.4 → JinKo 26.66 → JinKo 26.34 → Golden Stone 27.62 / LONGi 28.13:
25.4% पीढ़ी: बैकसाइड नीचे की SiOx की "पिनहोल पर्सनैलिटी" (पैसिवेशन बनाम पुनर्संयोजन) पर लड़ा, LPCVD दो-चरण ऑक्सीकरण 10¹²-श्रेणी के पैसिवेटिंग पिनहोल उगाता है।
26.66% पीढ़ी: बैकसाइड डबल-लेयर SiOx/poly + मध्य SiOx Ag ब्लॉक + लेज़र थिनिंग पर लड़ा, मेटलाइज़ेशन डिग्रेडेशन और पैरासिटिक अवशोषण को हल करते हुए।
26.34% पीढ़ी: बैक p-TOPCon फुल-कॉन्टैक्ट डबल-लेयर + क्षार-धातु पेस्ट + 1050°C प्री-एनील, p-साइड B सेग्रीगेशन और मेटलाइज़ेशन को कुतरता है।
27.6%+ पीढ़ी (BC): बैक p/n इंटरडिजिटेटेड, नीचे की SiOx ध्रुवता द्वारा ट्यून (p-साइड 2.0 / n-साइड 1.3) + ज़ोनड मध्य (गैर-संपर्क AlOx/SiOx फील्ड इफेक्ट के लिए, संपर्क शुद्ध SiOx) + LCO ओपनिंग बिना पैसिवेशन को नुकसान पहुंचाए + सिल्वर-मुक्त/कम-Ag मेटलाइज़ेशन J₀,metal को 400 तक दबाता है।
एक प्रति-सहज ज्ञान वाली बात: 27% से ऊपर, बैकसाइड में "फील्ड इफेक्ट + डबल-लेयर कॉम्बो" में, AlOx नीचे नहीं जा सकता (टनल साइट B डिफ्यूजन उड़ा देती है), केवल मध्य गैर-संपर्क क्षेत्र में। यह PERC युग के "c-Si पर सीधे AlOx नकारात्मक चार्ज उधार लेने" से सबसे बड़ा अंतर है। BC संरचना आपको "ज़ोनड मध्य" के लिए जगह देती है (इंटरडिजिटेटेड ज्योमेट्री अपना ज़ोनिंग लाती है)। फुल-कॉन्टैक्ट TOPCon यह नहीं खेल सकता। यह भी बताता है कि 26.66/26.34 ने मध्य में AlOx कभी क्यों नहीं रखा — वे फुल-कॉन्टैक्ट हैं, मध्य को स्टॉप लेयर + Ag ब्लॉक दोनों के रूप में काम करना पड़ता है, और शुद्ध SiOx सुरक्षित है।
BC पायलट लाइन पहले क्या आज़मा सकती है
p-फिंगर नीचे की SiOx को 1.5 से 1.8-2.0 nm तक ले जाएं — LPCVD 620°C O₂ समय 30-50% बढ़ाएं, पहले B सेग्रीगेशन ECV प्रोफाइल देखें।
"दो-विकल्प" मध्य नमूने चलाएं: समूह A शुद्ध SiOx 1.5 nm (26.66 बेसलाइन), समूह B गैर-संपर्क ALD AlOx 3nm / SiOx 1nm प्लस संपर्क शुद्ध SiOx 1.5 nm (LCO विंडो संरेखण सही करें)।
Tune LCO laser to accommodate AlOx — AlOx is more sensitive to 355 nm than SiOx, so the deep-UV 4.8 eV photon "open only SiNx/AlOx without hurting poly/SiOx" recipe needs re-calibrating for B-side and N-side doses separately.
Switch metallization to Ag-Al mixed paste or full Al, lock firing at 700°C — the baseline n/p J₀,metal 2400-2500 needs glass frit + firing atmosphere + contact pattern density all tuned together to reach 400-500.
Open questions for the BC metallization crew
Manufacturing feasibility of the "zoned middle" under the p-finger — does ALD AlOx only on the non-contact region need a mask, or do you deposit full-face and let LCO sweep away the contact-region AlOx? The former adds a mask step (BC is complex enough already), the latter risks the LCO laser sweeping the AlOx/SiOx stack and hurting the bottom SiOx passivating pinholes (only sweeping AlOx/SiNx was verified as non-damaging to poly/SiOx; the AlOx/SiOx stack was not).
Also, Golden Stone's 27.62% used "gradient B-doped a-Si + O-doped a-SiOx front passivation," with the P-side on HJT logic rather than TOPCon. Will HIBC (P-side HJT + N-side TOPCon) hit 28% earlier than full-TOPCon BC (both p-finger and n-finger poly/SiOx)? LONGi's 28.13% line looks like HIBC won, but the device simplicity of full-TOPCon BC (poly on both N and P sides, shared anneal) might win back on long-term cost. These two BC sub-routes will collide next over the "passivation ceiling vs process complexity" trade-off.
Four papers back to back (Das 25.4 → JinKo 26.66 → JinKo 26.34 → Golden Stone 27.62 / LONGi 28.13), and TOPCon's three-generation backside logic from 25%→26%→27%+ is complete: passivating pinholes → double-layer Ag block + thinning → BC interdigitation + zoned middle + field-effect combo.
Ooitech का दृष्टिकोण
The zoned-middle idea is clever, but honestly the harder fight lives on the line, not on the drawing board. Pushing J₀,metal from 2400 down toward 400 means your LCO laser dosing, paste frit, and firing profile have to hold tolerance across every finger, wafer after wafer — and that's a module-line repeatability problem as much as a cell physics one. Whether the industry lands on full-TOPCon BC or HIBC first, the process window shrinks either way, so metrology and thermal control on the backside stack become the real gatekeepers. Folks building or upgrading module production lines can pick up a lot of these firing and lamination trade-offs on the Ooitech YouTube channel at www.youtube.com/ooitech.
