कैसे एक लेज़र स्टेप ने पूरे फ्रंट-साइड सिल्वर पेस्ट का रक्त बदलने पर मजबूर कर दिया

परिचय

2024 से पहले, TOPCon फ्रंट सिल्वर पेस्ट लगभग पूरी तरह से एल्यूमीनियम-डोप्ड था। एल्यूमीनियम डाइइलेक्ट्रिक परतों को जलाने में मदद करता था, संपर्क प्रतिरोध को कम करने में मदद करता था, और हर कोई इसे ठीक से इस्तेमाल कर रहा था। फिर LECO आया और पूरी तस्वीर पलट गई। एल्यूमीनियम-मुक्त सिल्वर पेस्ट ने लगभग रातोंरात बढ़त ले ली, और एल्यूमीनियम-डोप्ड पेस्ट एक सहायक भूमिका में आ गया। उसके बाद, सभी ने एल्यूमीनियम-मुक्त दिशा में गहराई से काम किया, पेस्ट फॉर्मूले, आणविक डिज़ाइन और प्रक्रिया तालमेल पर पीसते रहे।

तो एक लेजर प्रक्रिया सिल्वर पेस्ट फॉर्मूले को इतनी कड़ी हिला क्यों सकती है? लाइन पर, बहुत से लोग जानते हैं कि यह हुआ, लेकिन क्यों नहीं। इसे समझें, और आप वास्तव में TOPCon फ्रंट सिंटरिंग को समझते हैं।

TOPCon फ्रंट मेटलाइज़ेशन "सामग्री-प्रभुत्व वाले संपर्क" से "सामग्री, लेजर, एमिटर और फिंगर्स के साझा काम" की ओर बढ़ रहा है।

फ्रंट संरचना से शुरू करें

एक विशिष्ट TOPCon संरचना लें। फ्रंट साइड आमतौर पर एक बहु-परत डाइइलेक्ट्रिक फिल्म स्टैक होता है, उदाहरण के लिए SiOx, SiNx, AlOx। कुछ प्रक्रियाएं SiOxNy जैसी कार्यात्मक परतें भी लाती हैं, और सटीक स्टैक निर्माता के अनुसार भिन्न होता है। उस सब के नीचे बोरॉन-डिफ्यूज्ड एमिटर बैठता है, जिसकी विशिष्ट जंक्शन गहराई केवल 0.8 से 1 माइक्रोन होती है।

सिल्वर पेस्ट में ग्लास फ्रिट को सिंटरिंग के कुछ सेकंड में इन डाइइलेक्ट्रिक फिल्मों को एक-एक करके "खाना" पड़ता है, ताकि यह एमिटर सतह पर जड़ें जमा सके। कई फिल्में, कई गेट। प्रत्येक परत की संरचना, मोटाई और घनत्व अलग होता है। ग्लास फ्रिट के लिए ये कई अलग-अलग व्यंजन हैं, और प्रत्येक को अपनी गर्मी चाहिए। यह संरचनात्मक कारण है कि TOPCon फ्रंट सिंटरिंग विंडो स्वाभाविक रूप से संकीर्ण है: आप एक फिल्म को सिंटर नहीं कर रहे हैं, आप कई को सिंटर कर रहे हैं।

एल्यूमीनियम-डोप्ड युग: एल्यूमीनियम एक दोधारी तलवार है

सिल्वर पेस्ट वास्तव में सिलिकॉन से कैसे जुड़ता है? मोटे तौर पर ऐसे। ग्लास फ्रिट पिघलता है और डाइइलेक्ट्रिक फिल्मों को परत दर परत खोलकर एच करता है। 650°C से ऊपर, सिल्वर पिघले हुए ग्लास में घुलने लगता है। 2016 में NREL और SLAC ने इसे इन-सीटू एक्स-रे से लाइव फिल्माया: 700°C पर, सिर्फ 10 सेकंड में, 70% सिल्वर ग्लास चरण में घुल गया। घुले हुए सिल्वर आयन ग्लास के साथ एमिटर सतह की ओर जाते हैं, ऑक्सीकरण-अपचयन अभिक्रिया में सिलिकॉन के साथ प्रतिक्रिया करते हैं, और फिर से धात्विक सिल्वर के रूप में अवक्षेपित होते हैं, जो "सिल्वर स्पाइक्स" की पंक्तियों में बढ़ते हैं। ठंडा होने पर, कुछ नैनोमीटर आकार के सिल्वर क्रिस्टलाइट ग्लास के अंदर अवक्षेपित होते हैं, जो प्रवाहकीय चैनल बनाते हैं जो करंट को बाहर ले जाते हैं।

सीधे शब्दों में: फ्रंट सिंटरिंग सिल्वर को ग्लास के माध्यम से चलने और एमिटर के अंदर जड़ें जमाने दे रही है।

इस प्रक्रिया में, एल्यूमीनियम का काम बहुत वास्तविक है। यह डाइइलेक्ट्रिक परतों को जलाने में मदद करता है, और यह संपर्क प्रतिरोध को दबाता है। लेकिन एल्यूमीनियम बारूदी सुरंगें भी लगाता है। बोरॉन एमिटर जंक्शन की गहराई केवल 0.8 से 1 माइक्रोन है। सिल्वर स्पाइक्स को कम-प्रतिरोध संपर्क बनाने के लिए पर्याप्त गहराई तक जाने की आवश्यकता होती है, लेकिन उन्हें p-n जंक्शन को भेदना नहीं चाहिए। एल्यूमीनियम ग्लास चरण प्रतिक्रिया, इंटरफ़ेस एचिंग और धातु अवक्षेपण व्यवहार को बदलता है। कुछ प्रक्रिया प्रणालियों के तहत, बहुत अधिक एल्यूमीनियम भागीदारी संपर्क ओवर-फायरिंग और एमिटर क्षति के जोखिम को बढ़ा सकती है। और एल्यूमीनियम का बुरा कर्ज सिर्फ यह एक पैसिवेशन खाता नहीं है। उच्च तापमान सिंटरिंग के तहत, धातु की उंगलियां ढह जाती हैं और फैल जाती हैं। फायरिंग के बाद उंगलियां चौड़ी और छोटी हो जाती हैं, छाया क्षेत्र बढ़ता है, और ऑप्टिकल हानि इसके साथ बढ़ जाती है। एल्यूमीनियम-डोप्ड युग में, ये दो बुरे खाते हैं: इंटरफ़ेस एल्यूमीनियम से घायल होता है, और उंगलियां आग से जल जाती हैं।

एक पंक्ति: एल्यूमीनियम-डोप्ड युग ने संपर्क के लिए एल्यूमीनियम की क्रूर ताकत का व्यापार किया, और पैसिवेशन और ऑप्टिक्स के साथ बिल चुकाया।

जब LECO आया, आसमान बदल गया

LECO (लेज़र एन्हांस्ड कॉन्टैक्ट ऑप्टिमाइज़िंग) पहली बार 2016 में सेल इंजीनियरिंग द्वारा प्रस्तावित किया गया था। यह 2023-2024 में TOPCon बड़े पैमाने पर उत्पादन में प्रवेश किया, और यह अब एक मानक उद्योग कॉन्फ़िगरेशन है। इसका अर्थ "एक और लेज़र चरण" नहीं है। इसका अर्थ यह है कि यह फ्रंट कॉन्टैक्ट गठन के तंत्र को पुनर्वितरित करता है। पहली बार, संपर्क गठन की पहल आंशिक रूप से पेस्ट के हाथों से ली जाती है और लेज़र को दी जाती है, जो संपर्क इंटरफ़ेस पर सटीक स्थानीय प्रसंस्करण करता है ताकि संपर्क को "सक्रिय" किया जा सके। एल्यूमीनियम जो काम करता था, लेज़र भी कर सकता है, और वह इसे अधिक सटीकता से करता है, बिना पैसिवेशन को नुकसान पहुँचाए।

एल्युमिनियम को हटा दें, और सबसे बड़ा सामने की ओर का खतरा, एल्युमिनियम पंच-थ्रू जो बोरॉन एमिटर पैसिवेशन को नष्ट करता है, स्रोत पर ही गायब हो जाता है। इसे ही उद्योग "बड़ी छलांग" कहता है: सीधे एल्युमिनियम-डोप्ड सिल्वर पेस्ट से एल्युमिनियम-मुक्त सिल्वर पेस्ट तक, बीच में लगभग कोई संक्रमण अवस्था नहीं।

यहाँ वह बिंदु रेखा है जिसे लोग सबसे आसानी से गलत पढ़ते हैं: एल्युमिनियम-मुक्त सिल्वर पेस्ट केवल "एल्युमिनियम हटाना" नहीं है। एल्युमिनियम हटाने पर, ढांकता हुआ परतों को जलाने का काम पूरी तरह से ग्लास फ्रिट पर आ जाता है, जबकि संपर्क निर्माण LECO पर। एल्युमिनियम-मुक्त पेस्ट का ग्लास फॉर्मूला, सिल्वर पाउडर आकृति विज्ञान, और सिंटरिंग तापमान विंडो सभी को फिर से डिज़ाइन करना होगा। एल्युमिनियम हटाना एक पुरानी समस्या को दो नई समस्याओं में विभाजित करता है, फिर उन्हें एक-एक करके हल करता है।

एल्युमिनियम-मुक्त के बाद, लड़ाई "आंतरिक कौशल" पर है

एल्युमिनियम-मुक्त सिल्वर पेस्ट अंतिम रेखा नहीं है, यह शुरुआती रेखा है। पिछले दो वर्षों में, सभी एल्युमिनियम-मुक्त दिशा में परिष्कृत कर रहे हैं, पेस्ट के अपने "आंतरिक कौशल" पर पीस रहे हैं। इस अगस्त में, निंगबो इंस्टीट्यूट ऑफ मैटेरियल्स की ये जिचुन टीम ने, JA सोलर और झेजियांग गुआंगडा इलेक्ट्रॉनिक्स के साथ, 26.31% फ्रंट मेटलाइज़ेशन कार्य प्रकाशित किया Matterमें। यह इस आंतरिक कौशल लहर का नवीनतम शोकेस है।

26.31% दक्षता वाले TOPCon सौर सेल, कम ऑप्टिकल छायांकन और संपर्क प्रतिरोध हानियों के साथ सहक्रियात्मक मेटलाइज़ेशन द्वारा सक्षम, https://doi.org/10.1016/j.matt.2026.102965

इसे खोलकर देखें, तो इसने दो काम किए जिनके बारे में एल्युमिनियम युग में कोई सोचने की हिम्मत भी नहीं करता।

पहला, इसने सिल्वर पेस्ट को "अनुरूप" बना दिया। पेस्ट में बहुलक थिक्सोट्रोपिक नेटवर्क के प्रतिवर्ती ब्रेकडाउन और पुनर्निर्माण तंत्र से शुरू करके, उन्होंने बहुलक नेटवर्क और अंतर-आणविक हाइड्रोजन बंध नेटवर्क के आणविक विन्यास को फिर से डिज़ाइन किया, ताकि पेस्ट मुद्रण के बाद "खड़ा" रहे। मुद्रित फिंगर पहलू अनुपात 55% तक पहुंच गया, इसलिए फिंगर लंबी और संकरी हैं। उस संख्या को कम मत आंकें। उच्च तापमान सिंटरिंग सबसे अधिक फिंगर स्लंपिंग और फैलाव से डरती है। 55% पहलू अनुपात का मतलब है कि छायांकन तेजी से घटता है, और ऑप्टिकल हानि का एक बड़ा हिस्सा बच जाता है। यह पेस्ट स्तर पर "चतुर बल" है, एल्युमिनियम की कच्ची ताकत नहीं, बल्कि रियोलॉजी डिज़ाइन।

दूसरा, इसने संपर्क को "बिंदु-स्थित" बना दिया। उनकी अनुकूलित LECO प्रक्रिया सेल पर रिवर्स बायस लागू करती है जबकि एकल-आवृत्ति लेजर लगातार सामने की उंगलियों को स्कैन करता है। कैरियर इंजेक्शन स्थानीय जूल ताप को ट्रिगर करता है, जो पिरामिड के कंधे पर एक गोलार्द्धीय Pb-Ag/Si मिश्र धातु संपर्क बनाता है। तीन कीवर्ड नोट करें: कम प्रवेश, कम प्रतिरोध, अलग-अलग स्थान। धातु-अर्धचालक संपर्क प्रतिक्रिया छोटे बिंदुओं तक सीमित है, पारंपरिक सिंटरिंग की तरह पूरी सतह को "जलाने" के बजाय। एल्यूमीनियम-प्रेरित जाली क्षति समाप्त हो गई है, और धातु-प्रेरित पुनर्संयोजन हानि बहुत कम हो गई है।

निंगबो संस्थान का परिणाम: 26.31% तृतीय-पक्ष प्रमाणित दक्षता, शॉर्ट-सर्किट धारा घनत्व 41.98 mA/cm², बड़े क्षेत्र के TOPCon सेलों के Jsc के लिए प्रमाणित रिकॉर्ड स्थापित करना। यह Jsc लाभ मूल रूप से मजबूत सिंटरिंग से संपर्क को "जलाने" से नहीं है, बल्कि दोनों सिरों पर एक साथ हानि को "बचाने" से है, उंगली छायांकन और इंटरफ़ेस पुनर्संयोजन।

सामने की ओर केवल पेस्ट का युद्धक्षेत्र नहीं है

उस नेचर एनर्जी 26.66% कार्य को फिर से लें। बहुत से लोग केवल इसकी पीठ पर डबल-लेयर पॉली-Si को घूरते हैं, लेकिन इसका सामने वाला हिस्सा भी चाकू के नीचे है, और तर्क Matter कार्य के समान है।

सामने की ओर, बोरॉन एमिटर शीट प्रतिरोध सामान्य 215 Ω/sq से बढ़ाकर 430 Ω/sq कर दिया गया है। उच्च शीट प्रतिरोध का मतलब बेहतर पैसिवेशन है (अल्पसंख्यक वाहक जीवनकाल 0.70 ms से बढ़कर 1.12 ms, डार्क संतृप्ति धारा घनत्व 9 से घटकर 5 fA/cm²), लेकिन संपर्क बनाना कठिन हो जाता है। समाधान दो पैरों पर चलता है। उंगलियों को 20 μm से घटाकर 10 μm कर दिया गया है, और पिच को 1120 μm से घटाकर 825 μm कर दिया गया है, उच्च शीट प्रतिरोध के पार्श्व परिवहन हानि की भरपाई के लिए सघन और महीन उंगलियों का उपयोग करके, और साथ ही प्रति इकाई क्षेत्र में चांदी के उपयोग को लगभग एक तिहाई कम कर दिया गया है। दूसरा पैर संपर्क सक्रियण प्रक्रिया पर झुकता है ताकि इसे समर्थन दिया जा सके, धातुकरण चरण में उच्च-शीट-प्रतिरोध संपर्क समस्या को हल किया जा सके।

अधिक दिलचस्प बात दोनों कार्यों को साथ-साथ रखना है। एक ही टीम। नेचर एनर्जी पीठ पर "चांदी को रोकता है", Matter सामने "एल्यूमीनियम को हटाता है"। एक सामने, एक पीठ, दोनों "धातुकरण में घटाव" हैं। एल्युमिनियम-युग की रणनीति "संपर्क के लिए बल का व्यापार, निष्क्रियता के साथ भुगतान" को व्यवस्थित रूप से समाप्त किया जा रहा है, इसकी जगह ले रहा है: चतुर पेस्ट, बिंदु-स्थित लेजर, महीन उंगलियाँ, मोटी निष्क्रियता।

अगली लड़ाई: और भी कम चांदी का उपयोग करें

एल्युमिनियम-मुक्त ने "निष्क्रियता क्षति" की समस्या हल कर दी, लेकिन लागत घटाने और दक्षता बढ़ाने का अगला कदम है "चांदी की मात्रा कम करना।"

यदि एल्युमिनियम-मुक्त चांदी पेस्ट "बिना निष्क्रियता को नुकसान पहुँचाए संपर्क कैसे बनाएं" की समस्या हल करता है, तो चांदी-लेपित तांबा, कम-चांदी पेस्ट, और यहाँ तक कि शुद्ध तांबा धातुकरण अगली समस्या हल कर रहे हैं: कम चांदी का उपयोग कैसे करें।

DK इलेक्ट्रॉनिक ने तांबा-आधारित कम-चांदी धातुकरण समाधान विकसित किया है, और प्रमुख ग्राहकों के साथ मिलकर TOPCon सेल्स पर बड़े पैमाने पर उत्पादन तक पहुँचने वाला पहला बन गया है। जिंकोसोलर शुद्ध तांबा पेस्ट और निकल पेस्ट तथा अन्य आधार-धातु प्रवाहकीय पेस्ट पर काम कर रहा है। LONGi का ACM धातुकरण समाधान पहले से ही बोर्ड पर रखा गया है।

2026 में, चांदी-मुक्त होना "अनुसंधान दिशा" से "औद्योगीकरण की दौड़" में बदल गया है।

एल्युमिनियम-मुक्त चांदी पेस्ट ने "निष्क्रियता को कैसे नुकसान न पहुँचाएं" हल किया, उच्च-तांबा / शुद्ध-तांबा पेस्ट को "कम चांदी का उपयोग कैसे करें" हल करना है। अगली लड़ाई पहले ही शुरू हो चुकी है।

लाइन पर वापस ले जाने के लिए तीन पंक्तियाँ

पहला, एल्युमिनियम-मुक्त बचत के बारे में नहीं है, यह खेल बदलने के बारे में है। "एल्युमिनियम आपके लिए जलकर पार करता है" से "सूत्र प्लस लेजर तालमेल" तक। इसे समझें, और आप जानेंगे कि प्रक्रिया विंडो अभी भी इतनी संकीर्ण क्यों है, क्योंकि अब जलकर पार करना और संपर्क दो स्वतंत्र तंत्र हैं जो काम कर रहे हैं, जिन्हें कड़े समन्वय की आवश्यकता है।

दूसरा, सामने सिंटरिंग विंडो को ट्यून करने से पहले, पहले पता करें कि आपके सामने कितनी फिल्में हैं और प्रत्येक क्या है। विभिन्न स्टैक्स के "खाने-पार करने" के समय जुड़ते हैं। केवल भट्ठी वक्र के शिखर को न देखें, प्रत्येक फिल्म से मेल खाते तापमान बैंड और प्रतिक्रिया समय देखें।

तीसरा, सामने दक्षता के तीन लेजर अब अलग-अलग गिने जाते हैं। उंगलियाँ छायांकन संभालती हैं (पहलू अनुपात महत्वपूर्ण है), पेस्ट प्लस LECO संपर्क संभालते हैं, शीट प्रतिरोध प्लस निष्क्रियता फिल्में पुनर्संयोजन संभालती हैं। जो भी लेजर संतुलित नहीं होता, वहीं दक्षता अटक जाती है। भविष्य में, इस लेजर में एक चौथा आइटम जोड़ा जाएगा: चांदी की मात्रा।

Ooitech का दृष्टिकोण

इस बदलाव को देखते हुए जो बात हमें प्रभावित करती है, वह यह है कि फ्रंट-साइड गेम अब एक ही हीरो मटेरियल पर निर्भर नहीं है जो पूरे संपर्क को संभालता है। LECO, महीन फिंगर, उच्च शीट प्रतिरोध और मोटा पैसिवेशन अब काम को बांटते हैं, और यह बदलता है कि मॉड्यूल लाइन को अपस्ट्रीम सेल इनपुट और डाउनस्ट्रीम स्ट्रिंगिंग के बारे में कैसे सोचना चाहिए। हमारी ओर से टर्नकी मॉड्यूल उत्पादन लाइनें बनाते हुए, पहलू अनुपात और फिंगर चौड़ाई जैसे यहां के 10 μm और 55% आंकड़े सीधे तौर पर प्रभावित करते हैं कि टैबर-स्ट्रिंगर और इंटरकनेक्शन कैसे सेट किए जाते हैं, इसलिए सेल मेटलाइज़ेशन रुझान केवल सेल-निर्माता की चिंता नहीं हैं। लाइन इंजीनियरों से सुनने को उत्सुक हैं कि जब आप इन विंडो को आगे बढ़ाते हैं तो वास्तव में सबसे पहले क्या टूटता है। अगर आप अधिक व्यावहारिक सौर फैक्ट्री सामग्री चाहते हैं, तो हमारा YouTube चैनल www.youtube.com/ooitech फॉलो करने लायक है।