टॉपकॉन पिछली तरफ पॉली-सी के माध्यम से सिल्वर पेस्ट कैसे काटता है
विषय-सूची
त्वरित उत्तर: सिल्वर पेस्ट TOPCon सेल के पीछे की ओर पॉली-सिलिकॉन को उसके विपरीत कारण से काटता है जिस कारण यह सामने की कोटिंग को जला देता है। सामने की ओर, पेस्ट को एमिटर तक पहुँचने के लिए एक एंटी-रेफ्लेक्टिव परत में प्रवेश करना होता है। पीछे की ओर इसे एक डोप्ड पॉलीसिलिकॉन परत से संपर्क बनाना होता है जो केवल लगभग 100 nm मोटी है, और एक टनल ऑक्साइड के ऊपर स्थित है जो 1.5 nm का हो सकता है। यदि पेस्ट पॉलीसिलिकॉन के माध्यम से एच करता है, तो यह टनल ऑक्साइड तक पहुँच जाता है और उस पैसिवेशन को नष्ट कर देता है जिसे प्रदान करने के लिए पूरी संरचना मौजूद है; परिणामी संपर्क विद्युत रूप से ठीक होता है और सेल वोल्टेज खो देता है। उत्पादन में कार्यशील परतें स्टैक के आधार पर लगभग 40 nm से 60 nm के आसपास होती हैं। फायरिंग प्रोफ़ाइल और पेस्ट केमिस्ट्री को सही गहराई पर एच को रोकना होता है, यही कारण है कि रियर मेटलाइज़ेशन रेसिपी को डिपोज़िशन चरण के साथ-साथ विकसित किया जाता है।
PV मॉड्यूल निर्माण · Jerry, Ooitech द्वारा
परिचय
पिछली बार हमने फ्रंट-साइड सिल्वर पेस्ट के बारे में बात की थी। वहाँ पूरा उद्देश्य "इसे जलाकर भेदना" था। एक लेज़र प्रक्रिया पूरे फ्रंट-साइड सिल्वर पेस्ट को बदलने के लिए क्यों मजबूर कर सकती है?
रियर साइड बिल्कुल विपरीत है।
सिल्वर को अभी भी अंदर जाना है। लेकिन एक बार अंदर जाने के बाद, उसे तुरंत रुकना होगा।
क्योंकि सामने की तरफ, अगर चांदी अंदर नहीं जलती, तो संपर्क प्रतिरोध कम नहीं होगा। पीछे की तरफ, अगर चांदी बहुत गहराई तक जलती है, तो यह सबसे मूल्यवान हिस्से को सीधे भेद देती है TOPCon — पैसिवेटेड संपर्क।
इसलिए फ्रंट-साइड मेटलाइज़ेशन "अंदर कैसे जाना है" के बारे में है। रियर-साइड मेटलाइज़ेशन "अंदर जाने के बाद कैसे रुकना है" के बारे में है।
यह लेख रियर साइड को पूरी तरह से समझाता है: सिल्वर poly-Si को क्यों "काटता है", ऐसा होने पर क्या होता है, और कैसे नवीनतम बाइलेयर poly-Si डिज़ाइन सिल्वर के लिए एक ऐसा रास्ता बनाता है जो कहता है "आते ही रुक जाओ"।
पहले रियर-साइड लेआउट देखें
रियर स्टैक वास्तव में कैसा दिखता है
बाहर से अंदर की ओर, TOPCon रियर लगभग इस प्रकार स्टैक होता है: SiNx सुरक्षात्मक परत, (कुछ निर्माता डुअल-साइड ALD चलाते हैं और रियर पर भी AlOx परत जोड़ते हैं), poly-Si, टनल ऑक्साइड, और उसके नीचे n-टाइप सिलिकॉन सब्सट्रेट होता है।
फ्रंट से सबसे बड़ा अंतर वह निचली परत है — टनल ऑक्साइड, जो केवल लगभग 1–1.5 nm मोटी होती है। यह पूरे रियर-साइड पैसिवेशन की जीवन रेखा है। poly-Si का संपूर्ण पैसिवेशन मूल्य इस फिल्म के बरकरार रहने पर निर्भर करता है।
रियर सिल्वर पेस्ट का कार्य क्षेत्र भी फ्रंट से अलग है। SiNx सुरक्षात्मक परत को जलाकर भेदना छोड़ा नहीं जा सकता — यह प्रवेश टिकट है, फ्रंट की तरह ही। लेकिन इसका कॉन्टैक्ट लक्ष्य poly-Si के अंदर रहता है। poly-Si भारी डोप किया जाता है, यह अपने आप में एक प्रवाहकीय परत है। एक बार सिल्वर poly-Si तक पहुँचकर कॉन्टैक्ट बना लेता है, काम पूरा हो जाता है।
फिर उसे रुकना होता है।
यदि चांदी नीचे जाती रही, टनल ऑक्साइड के माध्यम से और सिलिकॉन सब्सट्रेट में — पासिवेटेड कॉन्टैक्ट तुरंत मृत हो जाता है। इंटरफेस पर पुनर्संयोजन केंद्र दिखाई देते हैं, Voc गिरता है, और इस सेल की नींव बर्बाद हो जाती है।
उत्पादन लाइन का एक पार्श्व नोट: वह पिछला AlOx परत अभी भी वैकल्पिक है, और कई निर्माता इसे छोड़ देते हैं। लेकिन जैसे-जैसे रियर पॉली फिंगर और अन्य स्थानीय संरचनाएं विकसित होती हैं, गैर-धातुकृत क्षेत्रों में पासिवेशन की मांग बढ़ती रहेगी, और AlOx जैसी डाइइलेक्ट्रिक पासिवेशन परतें स्पष्ट रूप से अधिक महत्वपूर्ण होंगी। इसलिए एक फिल्म परत जो आज 'वैकल्पिक' दिखती है, वह वास्तव में अगली पीढ़ी के स्थानीय पॉली-Si संरचना के लिए एक इंटरफेस आरक्षित कर रही हो सकती है। उस विकास को पढ़ें, और आप देखेंगे कि रियर फिल्म डिज़ाइन अगले कदम के लिए रास्ता बना रहा है।
सिंगल-लेयर पॉली-Si — यह लाइन क्यों नहीं पकड़ सकता
पहले, चांदी कैसे 'काटकर' अंदर घुसती है।
सामने वाले हिस्से ने इसे कवर किया: फायरिंग के दौरान, चांदी पिघले हुए ग्लास चरण में घुल जाती है और ग्लास के साथ प्रवास करती है। पीछे की तरफ, यही तंत्र चलता रहता है — अंतर यह है कि सामने का एमिटर चांदी के स्पाइक्स को अंदर घुसने का स्वागत करता है, जबकि पीछे का पॉली-Si चांदी को और गहरा जाने बर्दाश्त नहीं कर सकता।
सिंगल-लेयर पॉली-Si के साथ समस्या संरचनात्मक है: यह अनाज से बना है, और अनाज की सीमाएं ऊपर से नीचे तक चलती हैं। अनाज की सीमाएं चांदी के लिए पॉली-Si की गहराई में प्रवास करने का एक प्रमुख तेज़ चैनल हैं।
एक बार चांदी अनाज की सीमाओं के साथ नीचे प्रवास करती है और टनल ऑक्साइड के पास पहुंचती है, तो यह स्थानीय क्षति को ट्रिगर कर सकती है या धातु प्रवेश पथ बना सकती है, अंततः चांदी को सिलिकॉन सब्सट्रेट में ले जाती है — और उस क्षण से, पासिवेटेड कॉन्टैक्ट का भौतिक आधार समाप्त हो जाता है।
यह अटकल नहीं है, यह एक दर्ज अवलोकन है। 26.66% पेपर में प्रकाशित नेचर एनर्जी निंगबो इंस्टीट्यूट ऑफ मैटेरियल्स और जिंकोसोलर द्वारा, HAADF और HR-TEM ने सिंगल-लेयर पॉली-Si नमूने के फायरिंग इंटरफेस की पूरी भौतिक जांच की: चांदी के नैनोकण सिलिकॉन सब्सट्रेट के अंदर बिखरे हुए दिखाई दिए, चांदी के निशान पॉली-Si से सब्सट्रेट तक चल रहे थे। टनल ऑक्साइड स्वयं अभी भी बरकरार था, लेकिन इसने चांदी को रोक नहीं पाया — एक एकल बाधा अनाज की सीमाओं के साथ बहने वाली चांदी को रोक नहीं सकती।
बाइलेयर डिज़ाइन: इसे पूरी तरह से रोकना नहीं, बल्कि एक दरवाजा छोड़ना
पेपर के समाधान का प्रति-सहज ज्ञान वाला हिस्सा: चांदी के मृत अवरोध के बजाय, उन्होंने चांदी के लिए एक सड़क बनाई जो कहती है "आगमन पर रुकें।"
पिछला हिस्सा दो पॉली-Si परतों से बनाया गया था, कुल मिलाकर लगभग 100 nm, प्रत्येक अपना काम कर रही थी। यह पेपर में उपयोग की गई विशिष्ट द्वि-परत संरचना का वर्णन करता है। हर द्वि-परत पॉली-Si इस निश्चित 60/40 nm, भारी-डोप्ड/हल्के-डोप्ड विन्यास का पालन नहीं करती।
बाहरी परत, 60 nm, भारी रूप से डोप्ड, अधिकतर अनाकार — स्वागत कक्ष। बहुत सारी अनाज सीमाएँ, उच्च फॉस्फोरस सांद्रता, चांदी स्वतंत्र रूप से प्रवेश करती है। एक बार जब यह स्थिति तक पहुँचती है, तो यह भारी डोप्ड पॉली-Si के साथ एक ओमिक संपर्क बनाती है। यह "संचालन" भूमिका है: संपर्क बनना चाहिए, धारा बाहर आनी चाहिए।
आंतरिक परत, 40 nm, हल्के से डोप्ड, अत्यधिक क्रिस्टलीय — द्वार। उच्च क्रिस्टलीयता, कम अनाज सीमा घनत्व, चांदी के पास यहाँ पहुँचने के बाद जाने के लिए कोई जगह नहीं है। यह संरचनात्मक परत है जो "अवरोध" करती है।
टनल ऑक्साइड — अंतिम रासायनिक बाधा। यह केवल भौतिक रूप से पतली नहीं है। अधिक महत्वपूर्ण बात, यह चांदी के सिलिकॉन सब्सट्रेट की ओर बढ़ते रहने और एक स्थिर धातु चरण बनाने के लिए इंटरफेस की स्थितियों को बदलती है। जब चांदी अत्यधिक क्रिस्टलीय पॉली-Si और SiOx इंटरफेस के पास रोकी जाती है, तो सब्सट्रेट तक धातु प्रवेश पथ बनाना बहुत कठिन हो जाता है।
इसलिए असली "ब्रेक" किसी एक परत द्वारा अकेले नहीं किया जाता। यह अत्यधिक क्रिस्टलीय पॉली-Si + टनल ऑक्साइड मिलकर अंतिम रक्षा पंक्ति बनाते हैं।
HR-TEM तुलना इसे स्पष्ट करती है: एकल-परत नमूने में, चांदी बिखरे हुए बिंदुओं के रूप में सब्सट्रेट में प्रवेश करती है। द्वि-परत नमूने में, चांदी बाहरी परत के अधिकांश भाग को भेदने के बाद, आंतरिक परत द्वारा इसे "कटोरा आकार" में मजबूर किया जाता है — यह किनारों की ओर फैलती है लेकिन नीचे नहीं जा सकती।
प्रभाव भी सीधा है: निहित खुले-सर्किट वोल्टेज 752 mV से बढ़कर 757 mV हो गया। उस 5 mV लाभ के पीछे एक मुख्य तथ्य है — चांदी का प्रवेश स्पष्ट रूप से दब गया, और पैसिवेशन संरक्षित रहा। यह 5 mV "बनाया" नहीं गया था, यह बचाया गया था — वोल्टेज जो अन्यथा खो जाता।
इस डिज़ाइन को सारांशित करने के लिए एक पंक्ति: चांदी को रोकने की बुद्धिमत्ता "प्लगिंग" में नहीं है, यह "परतों" में है — स्वागतकर्ता स्वागत करते हैं, द्वारपाल द्वार की रक्षा करते हैं। बाहरी परत संपर्क बनाने का काम करती है, आंतरिक परत निचली रेखा रखती है, और टनल ऑक्साइड अंतिम पड़ाव का समर्थन करता है।
भुगतान, लागत, और उद्योग में इसकी स्थिति
पहले भुगतान: Voc,i +5 mV। उस 26.66% प्रमाणित दक्षता का पिछला स्तंभ वास्तव में यह द्वि-परत संरचना है।
अब लागत, सीधे शब्दों में: एक और निक्षेपण, एक और इंटरफेस। जोड़ी गई प्रक्रिया जटिलता और लागत वास्तविक हैं। और पेपर स्वयं स्वीकार करता है कि बाहरी परत ने चांदी को 100% नहीं रोका — वह अंतिम गेट आंतरिक परत पॉली-Si और टनल ऑक्साइड के संयोजन पर निर्भर करता है।
उद्योग के नक्शे पर, यह एक बार की बात नहीं है। JinkoSolar के पहले प्रमाणित 26.35% द्वि-मुखी TOPCon ने वास्तव में एक द्वि-परत SiOx/poly-Si संरचना और UV पिकोसेकंड लेजर चयनात्मक संशोधन का उपयोग किया। और एक से अधिक शैक्षणिक टीम द्वि-परत और त्रि-परत पॉली-Si पर काम कर रही है। पॉली-Si का कार्यात्मक स्तरीकरण उद्योग की दिशा है — इसके पीछे वही तर्क है: "संपर्क" और "निष्क्रियता" के दो कार्यों को एक फिल्म से अलग करें, और प्रत्येक को अपनी परत को सौंपें।
यहां एक अंतर स्पष्ट करना उचित है: समान द्वि-परत पॉली-Si के साथ भी, दो हालिया रिकॉर्ड इसे अलग तरह से उपयोग करते हैं। Jinko 26.35% पेपर (यांग्ज़ू विश्वविद्यालय + Jinko, EES) में, द्वि-परत संरचना ने UV पिकोसेकंड लेजर संशोधन को गीले नक़्क़ाशी के साथ जोड़ा ताकि पिछले गैर-धातुकृत क्षेत्र में बाहरी पॉली-Si को चुनिंदा रूप से पतला किया जा सके — लक्ष्य परजीवी अवशोषण को कम करना और द्वि-मुखीता को बढ़ाना था। यह एक "प्रकाशिकी समस्या" है। निंगबो 26.66% पेपर का उद्देश्य द्वि-परत संरचना को चांदी को रोकने और निष्क्रियता को संरक्षित करने के लिए है। यह एक "विद्युत समस्या" है। द्वि-परत पॉली-Si एक मंच की तरह है — विभिन्न टीमें इस पर विभिन्न समस्याओं का समाधान करती हैं, लेकिन दिशा समान है: प्रत्येक परत को केवल एक काम करने दें। ये जिचुन की टीम की TOPCon के लिए अगले चरण की दक्षता लीवर की सूची में, द्वि-परत पॉली-Si संरचनाएं और स्थानीयकृत पॉलीसिलिकॉन (पॉली फिंगर) सबसे आगे हैं — यह नेचर एनर्जी पेपर ने उस सूची के पहले आइटम को रिकॉर्ड में बदल दिया।
फिर भी कुछ ठंडा पानी डालना है: ये रिकॉर्ड सभी प्रयोगशाला उपकरणों पर बनाए गए थे, पेपर स्वयं यह कहते हैं। प्रयोगशाला से बड़े पैमाने पर उत्पादन लाइन तक, उपज, चक्र समय, लागत — हर गेट को फिर से पार करना होगा।
एक तालिका इसे स्पष्ट करने के लिए
| आइटम | सामने की ओर | पिछली ओर |
|---|---|---|
| धातु का सामना करना पड़ता है | कई ढांकता हुआ फिल्में + उत्सर्जक | SiNx + पॉली-Si + SiOx |
| सबसे बड़ी समस्या | चांदी जलती नहीं है | चांदी बहुत गहराई तक जलती है |
| पारंपरिक समाधान | संपर्क बढ़ाने के लिए एल्यूमीनियम जोड़ें | सिंगल-लेयर पॉली-सी डायरेक्ट संपर्क |
| नई समस्या | एल्यूमीनियम पैसिवेशन को नुकसान पहुंचाता है | चांदी पॉली-सी में प्रवेश करती है |
| नया समाधान | LECO + एल्यूमीनियम-मुक्त चांदी पेस्ट | बाइलेयर पॉली-सी |
| मुख्य विचार | सटीक रूप से जलाएं | सटीक रूप से रोकें |
लाइन क्रू को वापस ले जाने के लिए तीन पंक्तियाँ
पहला, पिछली साइड की बीमारी और सामने की साइड की बीमारी दो अलग-अलग मापदंडों पर दिखाई देती हैं। जब सामने की तरफ गड़बड़ होती है, तो यह आमतौर पर FF (संपर्क प्रतिरोध) में दिखाई देती है। जब पिछली तरफ गड़बड़ होती है, तो यह आमतौर पर Voc (पैसिवेशन छेदा गया) में दिखाई देती है। जब आप Voc विसंगति का पीछा कर रहे हों, तो पैसिवेशन प्रक्रिया की जांच के अलावा, फायरिंग तापमान और पॉली-सी संरचना दोनों सूची में होने चाहिए।
दूसरा, चांदी कितनी दूर यात्रा करती है यह संरचना द्वारा तय होता है। फायरिंग केवल थ्रॉटल को नियंत्रित करती है। चांदी कितनी गहराई तक जाती है — अपस्ट्रीम पॉली-सी संरचना डिज़ाइन है: सिंगल या बाइलेयर, उच्च या निम्न क्रिस्टलीयता, डोपिंग सांद्रता ढाल। फायरिंग विंडो केवल उस ट्रैक पर गति को नियंत्रित करती है। यदि संरचना रक्षा की एक पंक्ति प्रदान नहीं करती है, तो कोई भी ठीक फायरिंग ट्यूनिंग इसे नहीं बचा सकती।
तीसरा, लेयरिंग प्रवृत्ति है। सहायक स्टैक को बारीकी से देखें। पॉली-सी की कार्यात्मक लेयरिंग, रियर पॉली फिंगर, AlOx का वैकल्पिक से अनिवार्य होना — ये विकास सभी आपस में जुड़े हुए हैं। जब आप प्रक्रिया की योजना बनाते हैं, तो केवल एक चरण को न देखें, बल्कि उस दिशा को देखें जिसमें संरचना विकसित हो रही है।
तो TOPCon मेटलाइज़ेशन में वास्तविक दक्षता लीवर चांदी को "कठिन" जलाना नहीं है, बल्कि यह जानना है कि चांदी को कहाँ समाप्त होना चाहिए।
सामने की तरफ: इसे सटीक रूप से अंदर जाने दें। पिछली तरफ: इसे सटीक रूप से रोकें।
और आगे का अगला कदम चांदी को ही कम और कम बनाना है।
Ooitech का दृष्टिकोण
वह हिस्सा जो हमेशा हमें शॉप फ्लोर पर परेशान करता है वह यह है कि Voc समस्याएँ शायद ही कभी एक ही नॉब पर वापस जाती हैं। एक पिछला Voc जो फायरिंग विंडो को कैसे भी ट्यून करें, ठीक नहीं होता, आमतौर पर यह संरचना की कहानी है, पेस्ट की नहीं — और बाइलेयर पॉली-Si मूल रूप से उद्योग की स्वीकारोक्ति है। यह याद रखने योग्य है कि ये संख्याएँ अभी भी लैब टूल्स से आती हैं, इसलिए वास्तविक लाइन पर छलांग वह जगह है जहाँ यील्ड और साइकिल टाइम बोलते हैं। यदि आपको इस तरह का सेल-स्तरीय विश्लेषण पसंद है, तो YouTube चैनल www.youtube.com/ooitech में वास्तविक मॉड्यूल लाइनों के अंदर से और अधिक है।
