BC-TOPCon की अंतिम पिछली सतह की लड़ाई: नीचे की SiOx परत को जमी हुई रखें, मध्य परत को AlOx/SiOx के साथ 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 बीच वाली SiOx परत: क्या हम 26.66 वाली 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 लोग उसका पीछा करने लगे।
असली BC-TOPCon में, नीचे की SiOx — जो पैसिवेटिंग पिनहोल उगाती है — को छुआ नहीं जा सकता। लेकिन "बीच वाली SiOx" परत, जिसका मूल काम Ag को रोकना 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. एट अल. हाइब्रिड बैक-कॉन्टैक्ट सिलिकॉन सौर कोशिकाओं में वाहक निष्कर्षण को अधिकतम करना। 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 मार्ग, नया रिकॉर्ड)। HIBC 1.0 (Wang G. एट अल., 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 अकेले "बैकसाइड डबल-लेयर" से पूरा नहीं हो सकता। यह बैकसाइड फिंगर ज्यामिति अनुकूलन, फ्रंट-सरफेस ग्रिड-फ्री शेडिंग, और संपर्क पुनर्संयोजन को 400-500 fA/cm² स्तर तक कम करने से आता है (नीचे और अधिक)।
तकनीकी लाभ
जब p-फिंगर स्थानीयकृत होते हैं तो 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 बना देता है, स्टैक "कंबल" से "इंटरडिजिटेटेड" में बदल जाता है, और उन दो तर्कों को फिर से विभाजित करना होगा।
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 धकेलना इस 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 + स्टॉप लेयर पतला)। 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 परत A को संभाल नहीं सकती। पूरी चीज़ को AlOx/SiOx में बदलना एक और खदान पर कदम रखना है।
AlOx/SiOx एक सुरंग परत के रूप में एक जाल है, लेकिन मध्य परत के रूप में यह कैंडी 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 कार्य (सोलर एनर्जी मैटेरियल्स 2021) यहाँ चेतावनी की 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 विस्फोट।
इसके अलावा, Al AlOx से c-Si में फैलकर गहरे स्तर बनाता है, इसलिए SRH पुनर्संयोजन भी बढ़ता है।
इसलिए निचले SiOx को बिल्कुल AlOx से नहीं बदला जा सकता — यही मूल कारण है कि 26.66/26.34 बेसलाइन नहीं चलतीं, और यही कारण है कि LONGi HIBC "P-पक्ष a-Si:H (HJT लॉजिक) के साथ, N-पक्ष poly (TOPCon लॉजिक) के साथ" चलाता है। P-पक्ष बस SiOx/poly सेटअप को छोड़कर HJT अनाकार + हाइड्रोजन मार्ग अपनाकर B-SiOx जाल से बचता 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-पतली 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 विस्फोट 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 सही 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 चलाता है, जो कहता है कि AlOx सीधे c-Si को नहीं छूता (बीच में a-SiOx या SiOx के साथ) फील्ड इफेक्ट और रासायनिक पैसिवेशन को सहयोग करने देता है। BC p-फिंगर नॉन-कॉन्टैक्ट क्षेत्र बिल्कुल वही मामला 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 प्लस 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 |
|---|---|---|---|
| निचला SiOx | 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 बर्बाद करता है |
| मध्य SiOx | शुद्ध SiOx 1 nm (इन-सीटू) | ज़ोन्ड: नॉन-कॉन्टैक्ट 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 | वही, लेकिन p/n फिंगर सह-एनील विंडो में समझौता करना होगा — 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 अमॉर्फस 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 + 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 की गई (p-साइड 2.0 / n-साइड 1.3) + ज़ोन्ड मध्य (फील्ड इफेक्ट के लिए नॉन-कॉन्टैक्ट AlOx/SiOx, संपर्क शुद्ध SiOx) + पैसिवेशन को नुकसान पहुँचाए बिना LCO ओपनिंग + सिल्वर-मुक्त/कम-Ag मेटलाइज़ेशन J₀,metal को 400 तक दबाता है।
एक प्रति-सहज ज्ञान वाला कॉल: 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 नॉन-कॉन्टैक्ट क्षेत्र में। यह PERC युग के "c-Si पर सीधे AlOx से नेगेटिव चार्ज उधार लेने" से सबसे बड़ा अंतर है। BC संरचना आपको "ज़ोन्ड मध्य" के लिए जगह देती है (इंटरडिजिटेटेड ज्योमेट्री अपनी 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।
एक BC पायलट लाइन पहले क्या आज़मा सकती है
p-फिंगर नीचे की SiOx को 1.5 से 1.8-2.0 nm तक ले जाएँ — LPCVD 620°C O₂ समय में 30-50% जोड़ें, पहले B सेग्रीगेशन ECV प्रोफ़ाइल देखें।
"दो-विकल्प" मध्य नमूने चलाएँ: समूह A शुद्ध SiOx 1.5 nm (26.66 बेसलाइन), समूह B नॉन-कॉन्टैक्ट ALD AlOx 3nm / SiOx 1nm प्लस संपर्क शुद्ध SiOx 1.5 nm (LCO विंडो संरेखण सही करें)।
LCO लेजर को AlOx समायोजित करने के लिए ट्यून करें — AlOx, SiOx की तुलना में 355 nm के प्रति अधिक संवेदनशील है, इसलिए गहरे-UV 4.8 eV फोटॉन "केवल SiNx/AlOx खोलें बिना poly/SiOx को नुकसान पहुंचाए" रेसिपी को B-साइड और N-साइड खुराक के लिए अलग-अलग पुन: कैलिब्रेट करने की आवश्यकता है।
मेटलाइजेशन को Ag-Al मिश्रित पेस्ट या पूर्ण Al में बदलें, फायरिंग को 700°C पर लॉक करें — बेसलाइन n/p J₀,metal 2400-2500 को 400-500 तक पहुंचने के लिए ग्लास फ्रिट + फायरिंग वातावरण + संपर्क पैटर्न घनत्व सभी को एक साथ ट्यून करने की आवश्यकता है।
BC मेटलाइजेशन टीम के लिए खुले प्रश्न
p-फिंगर के नीचे "ज़ोन्ड मिडिल" की विनिर्माण व्यवहार्यता — क्या गैर-संपर्क क्षेत्र पर केवल ALD AlOx के लिए मास्क की आवश्यकता है, या आप पूरे चेहरे पर जमा करते हैं और LCO को संपर्क-क्षेत्र AlOx को हटाने देते हैं? पूर्व में एक मास्क चरण जोड़ता है (BC पहले से ही काफी जटिल है), बाद वाला LCO लेजर के AlOx/SiOx स्टैक को हटाने और नीचे के SiOx पैसिवेटिंग पिनहोल को नुकसान पहुंचाने का जोखिम उठाता है (केवल AlOx/SiNx को हटाना poly/SiOx के लिए गैर-हानिकारक सत्यापित किया गया था; AlOx/SiOx स्टैक नहीं)।
इसके अलावा, गोल्डन स्टोन के 27.62% ने "ग्रेडिएंट B-डोप्ड a-Si + O-डोप्ड a-SiOx फ्रंट पैसिवेशन" का उपयोग किया, जिसमें P-साइड HJT लॉजिक पर था न कि TOPCon पर। क्या HIBC (P-साइड HJT + N-साइड TOPCon) पूर्ण-TOPCon BC (दोनों p-फिंगर और n-फिंगर poly/SiOx) की तुलना में 28% पहले हिट करेगा? LONGi की 28.13% लाइन दिखाती है कि HIBC जीत गया, लेकिन पूर्ण-TOPCon BC की डिवाइस सरलता (दोनों N और P साइड पर poly, साझा एनील) दीर्घकालिक लागत पर वापस जीत सकती है। ये दो BC उप-मार्ग अगले "पैसिवेशन सीलिंग बनाम प्रक्रिया जटिलता" व्यापार-बंद पर टकराएंगे।
चार पेपर लगातार (Das 25.4 → JinKo 26.66 → JinKo 26.34 → गोल्डन स्टोन 27.62 / LONGi 28.13), और TOPCon की तीन-पीढ़ी की बैकसाइड लॉजिक 25%→26%→27%+ से पूरी है: पैसिवेटिंग पिनहोल → डबल-लेयर Ag ब्लॉक + थिनिंग → BC इंटरडिजिटेशन + ज़ोन्ड मिडिल + फील्ड-इफेक्ट कॉम्बो।
Ooitech का दृष्टिकोण
ज़ोन्ड-मिडिल विचार चतुर है, लेकिन ईमानदारी से कहूं तो कठिन लड़ाई ड्रॉइंग बोर्ड पर नहीं, बल्कि लाइन पर है। J₀,metal को 2400 से घटाकर 400 की ओर धकेलने का मतलब है कि आपकी LCO लेजर खुराक, पेस्ट फ्रिट, और फायरिंग प्रोफाइल को हर फिंगर पर, हर वेफर पर सहनशीलता बनाए रखनी होगी — और यह सेल भौतिकी जितनी ही मॉड्यूल-लाइन पुनरावृत्ति समस्या है। चाहे उद्योग पहले पूर्ण-TOPCon BC या HIBC पर उतरे, प्रक्रिया विंडो दोनों तरह से सिकुड़ती है, इसलिए बैकसाइड स्टैक पर मेट्रोलॉजी और थर्मल नियंत्रण वास्तविक गेटकीपर बन जाते हैं। मॉड्यूल उत्पादन लाइनें बनाने या अपग्रेड करने वाले लोग इनमें से कई फायरिंग और लेमिनेशन ट्रेड-ऑफ Ooitech YouTube चैनल पर उठा सकते हैं। www.youtube.com/ooitech.
