TBC सोलर सेल टेक्नोलॉजी (TOPCon बैक कॉन्टैक्ट): पूर्ण प्रक्रिया गाइड
विषय सूची
प्रौद्योगिकी अवलोकन
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TBC सेल क्या है?
TBC का अर्थ TOPCon बैक कॉन्टैक्ट है। यह TOPCon पैसिवेशन (टनल ऑक्साइड प्लस पॉली-सिलिकॉन) को IBC इंटरडिजिटेटेड बैक कॉन्टैक्ट संरचना के साथ जोड़ता है, इसलिए लोग इसे POLO-IBC सेल भी कहते हैं।
यह TOPCon टनल ऑक्साइड / पॉली-Si पैसिवेशन को IBC बैक कॉन्टैक्ट लेआउट के साथ गहराई से एकीकृत करता है। इससे आपको TOPCon की मजबूत रियर पैसिवेशन और IBC का लाभ मिलता है जिसमें कोई फ्रंट ग्रिडलाइन शेडिंग नहीं होती, और सभी करंट संग्रह पीछे स्थानांतरित हो जाता है। परिणाम उच्च ओपन-सर्किट वोल्टेज और उच्च शॉर्ट-सर्किट करंट है। यह अगली पीढ़ी के लिए मुख्यधारा के N-प्रकार उच्च दक्षता मार्गों में से एक है।
मुख्य लाभ
कोई फ्रंट मेटल ग्रिडलाइन नहीं, इसलिए फ्रंट शेडिंग हानि समाप्त हो जाती है और Isc बढ़ जाता है
TOPCon टनल पैसिवेशन रियर पुनर्संयोजन को कम करता है और Voc को बढ़ाता है
इंटरडिजिटेटेड P/N बैक कॉन्टैक्ट लेआउट वाहक संग्रह पथ को अनुकूलित करता है और श्रृंखला प्रतिरोध को कम करता है
मानक TOPCon और मानक IBC की तुलना में, यह पैसिवेशन गुणवत्ता और संरचनात्मक एकीकरण को संतुलित करता है
मौजूदा N-प्रकार लाइनों पर अधिकांश मुख्य उपकरणों के साथ संगत, इसलिए प्रक्रिया को चरण दर चरण उन्नत किया जा सकता है
पारंपरिक कोशिकाओं से तुलना
मानक TOPCon: फ्रंट ग्रिडलाइन शेडिंग, पीछे पूर्ण-क्षेत्र TOPCon पैसिवेशन
मानक IBC: पीछे संपर्क संरचना, लेकिन पैसिवेशन सिलिकॉन ऑक्साइड / सिलिकॉन नाइट्राइड पर निर्भर करता है, कोई टनल पॉली-Si पैसिवेशन नहीं
TBC (POLO-IBC): IBC पीछे संपर्क संरचना और एकीकृत TOPCon टनल पैसिवेशन, इसलिए संरचना और पैसिवेशन दोनों अनुकूलित हैं
पूर्ण प्रक्रिया प्रवाह अवलोकन
वेफर आगमन → पूर्व-सफाई / आरी क्षति हटाना → पीछे टनल ऑक्साइड + पॉली-Si जमाव (LPCVD) → पीछे SiN मास्क जमाव → पहला पीछे लेज़र खोलना (बोरॉन क्षेत्र) → बोरॉन डोपिंग (p-poly) → दूसरा पीछे लेज़र खोलना (फॉस्फोरस क्षेत्र) → फॉस्फोरस डोपिंग (n-poly) → रैप-अराउंड डिफ्यूजन / BSG / PSG हटाने के लिए सफाई → पीछे पैसिवेशन फिल्म जमाव → पीछे की सुरक्षा के लिए वैक्स मास्क प्रिंटिंग → सामने टेक्सचरिंग + P/N पृथक्करण एच → सामने और पीछे SiN एंटी-रिफ्लेक्शन पैसिवेशन फिल्म जमाव → पीछे धातु इलेक्ट्रोड स्क्रीन प्रिंटिंग → फायरिंग → विद्युत परीक्षण → छंटाई और पैकेजिंग
विस्तृत प्रक्रिया विनिर्देश
3.1 सफाई और पॉलिशिंग (पूर्व-सफाई + आरी क्षति हटाना)
उद्देश्य: आरी क्षति परत, सतह धातु अशुद्धियाँ, कण और तेल हटाना; वेफर को एक या दोनों तरफ से पॉलिश करके एक साफ, सपाट सिलिकॉन आधार प्राप्त करना और बाद में टनल परत जमाव को एकसमान रखना।
मुख्य उपकरण: इनलाइन गीली सफाई और पॉलिशिंग लाइन, क्षारीय पॉलिशिंग टैंक, अम्ल सफाई टैंक।
प्रमुख रसायन: प्रबल क्षार (NaOH/KOH), HF, HCl, IPA, टेक्सचरिंग एडिटिव, सर्फेक्टेंट।
प्रमुख निगरानी आइटम:
पॉलिशिंग वजन घटाना: इलेक्ट्रॉनिक बैलेंस
सतह परावर्तन: परावर्तन परीक्षक
अल्पसंख्यक वाहक जीवनकाल iVoc: WCT-120 क्षणिक जीवनकाल परीक्षक
वाहक पुनर्संयोजन इमेजिंग: PL परीक्षक (R3-PL)
सतह खुरदरापन और सफाई: ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप
गुणवत्ता नियंत्रण: आरी क्षति पूरी तरह से हटा दी गई, सतह पर कोई दाग या कदम नहीं, एकसमान वजन घटाना, कोई स्पष्ट जीवनकाल गिरावट नहीं।
3.2 टनल ऑक्साइड + पॉली-Si जमाव
उद्देश्य: वेफर के पीछे एक अति-पतली टनल ऑक्साइड (SiO₂) और फिर एक आंतरिक पॉली-Si परत उगाना, जो मजबूत क्षेत्र और रासायनिक पैसिवेशन और कम पीछे पुनर्संयोजन के लिए मुख्य TOPCon पैसिवेशन संरचना बनाती है।
मुख्य उपकरण: ट्यूब LPCVD।
गैस स्रोत: SiH₄, O₂, N₂ (वाहक / शुद्धिकरण)।
प्रमुख आइटम:
पॉली-Si मोटाई: पॉली मोटाई परीक्षक, एलिप्सोमीटर
टनल ऑक्साइड मोटाई: ECV, एलिप्सोमीटर
iVoc (WCT-120)
PL एकरूपता
शीट प्रतिरोध (डोपिंग से पहले आंतरिक पॉली निगरानी)
गुणवत्ता नियंत्रण: ऑक्साइड अति-पतला और एकसमान, पॉली-Si घना और पिनहोल-मुक्त, वेफर में अच्छी मोटाई स्थिरता।
3.3 पीछे SiN मास्क जमाव
उद्देश्य: आंतरिक पॉली-Si पर एक घना सिलिकॉन नाइट्राइड (SiNₓ) परत जमा करना, बाद के लेज़र खोलने और डोपिंग चरणों के लिए एक अवरोधक मास्क के रूप में, जिससे चयनात्मक डोपिंग क्षेत्र सक्षम हो सकें।
मुख्य उपकरण: PECVD।
गैस स्रोत: SiH₄, NH₃, N₂।
मुख्य आइटम: SiN मोटाई (स्पेक्ट्रोस्कोपिक एलिप्सोमीटर), अपवर्तनांक और एकरूपता, iVoc, PL एकरूपता।
गुणवत्ता नियंत्रण: घना मास्क, कोई पिनहोल नहीं, डोपिंग अलगाव की गारंटी के लिए एकसमान मोटाई।
3.4 पहला पीछे लेज़र खोलना (बोरॉन प्रसार विंडो)
उद्देश्य: स्थानीय लेज़र एब्लेशन द्वारा बोरॉन प्रसार क्षेत्र के ऊपर SiN मास्क को चयनात्मक रूप से हटाना, जबकि नीचे आंतरिक पॉली-Si को बरकरार रखना, बाद के p-प्रकार पॉली के लिए विंडो खोलना।
मुख्य उपकरण: फाइबर / नैनोसेकंड या पिकोसेकंड लेज़र खोलने की प्रणाली, उच्च-परिशुद्धता लेज़र पैटर्निंग उपकरण।
प्रक्रिया ट्यूनिंग: लेज़र शक्ति, पुनरावृत्ति दर, स्कैन गति और स्पॉट ओवरलैप को समायोजित करें ताकि केवल शीर्ष SiN मास्क हटे और नीचे का आंतरिक पॉली-Si क्षतिग्रस्त न हो, पैसिवेशन आधार बरकरार रहे।
मुख्य लक्षण वर्णन: ग्रूव आकार, किनारे की अखंडता, और पॉली परत जली है या नहीं, इसकी ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप जांच।
3.5 पीछे बोरॉन डोपिंग (p-पॉली)
उद्देश्य: खुले क्षेत्र में आंतरिक पॉली-Si में बोरॉन प्रसार करके इसे p-प्रकार के भारी डोपित पॉली (p-पॉली) में परिवर्तित करना, साथ ही सतह पर BSG बनाना। BSG बाद में फॉस्फोरस प्रसार के लिए प्राकृतिक अवरोधक मास्क के रूप में कार्य करता है।
मुख्य उपकरण: ट्यूब बोरॉन प्रसार भट्टी।
प्रक्रिया मीडिया: तरल स्रोत BBr₃; परिवेश O₂, N₂।
मुख्य लक्षण वर्णन: p-क्षेत्र शीट प्रतिरोध, डोपिंग एकरूपता, BSG कवरेज अखंडता, PL डोपिंग एकरूपता।
गुणवत्ता नियंत्रण: पर्याप्त बोरॉन डोपिंग, एकसमान शीट प्रतिरोध, सतत और पूर्ण BSG जिसमें कोई स्थानीय अंतराल न हो।
3.6 सेकंड रियर लेज़र ओपनिंग (फॉस्फोरस डिफ्यूज़न विंडो)
उद्देश्य: शेष SiN मास्क को हटाकर अनडोप्ड इंट्रिन्सिक पॉली-Si को n-टाइप फॉस्फोरस डोपिंग ज़ोन के रूप में उजागर करना, जबकि पहले से बनी BSG परत को लेज़र क्षति से बचाए रखना।
मुख्य उपकरण: लेज़र पैटर्निंग/ओपनिंग सिस्टम।
प्रक्रिया फोकस: BSG परत को भेदने से बचने के लिए सटीक लेज़र ऊर्जा नियंत्रण, P और N ज़ोन के बीच साफ अलगाव सीमा बनाए रखना।
3.7 रियर फॉस्फोरस डोपिंग (n-पॉली)
उद्देश्य: दूसरी विंडो के इंट्रिन्सिक पॉली-Si में फॉस्फोरस डिफ्यूज़ करके n-टाइप भारी डोप्ड पॉली (n-पॉली) बनाना। पिछले चरण में बनी BSG स्व-संरेखित मास्क के रूप में काम करती है, फॉस्फोरस को p-पॉली क्षेत्र में फैलने से रोकती है और P/N ज़ोन का स्व-पृथक्करण प्राप्त करती है।
मुख्य उपकरण: ट्यूब फॉस्फोरस डिफ्यूज़न फर्नेस।
प्रक्रिया मीडिया: तरल स्रोत POCl₃; परिवेश O₂, N₂।
मुख्य सिद्धांत: अवशिष्ट BSG प्राकृतिक प्रसार अवरोधक के रूप में कार्य करता है और p-पॉली क्षेत्र के फॉस्फोरस संदूषण को रोकता है। फॉस्फोरस प्रसार के बाद BSG आंशिक रूप से बोरॉन-फॉस्फोरस मिश्रित ऑक्साइड में बदल जाता है, जो पृथक्करण को और मजबूत करता है।
मुख्य लक्षण: n-ज़ोन शीट प्रतिरोध, P/N सीमा पृथक्करण, रिसाव प्रवृत्ति निगरानी।
3.8 रैप-अराउंड डिफ्यूज़न हटाने के लिए सफाई (BSG/PSG निष्कासन)
उद्देश्य: सभी BSG, PSG और सतह अवशेषों को रासायनिक रूप से हटाना, और किनारे के रैप-अराउंड और साइड डोपिंग परतों को हटाकर किनारे के रिसाव से बचना।
मुख्य उपकरण: इनलाइन वेट क्लीनिंग लाइन।
मुख्य रसायन: मुख्य रूप से HF, अम्लीय योजक और बफर्ड अम्ल प्रणाली।
प्रक्रिया सहायक: स्वच्छ शुष्क वायु ब्लो-ऑफ, गर्म वायु सुखाना।
गुणवत्ता नियंत्रण: ऑक्साइड ग्लास पूरी तरह से हटा दिया गया, कोई अवशेष नहीं, किनारों पर कोई रैप-अराउंड अवशेष नहीं।
3.9 रियर SiN पैसिवेशन सुरक्षात्मक फिल्म जमाव
उद्देश्य: रियर इंटरडिजिटेटेड P/N पॉली संरचना पर SiN पैसिवेशन सुरक्षात्मक फिल्म जमा करना ताकि बैक संपर्क क्षेत्र को पैसिवेट और संरक्षित किया जा सके और बाद के चरणों में रासायनिक हमले को रोका जा सके।
मुख्य उपकरण: PECVD।
गैस स्रोत: SiH₄, NH₃, N₂।
लक्षण: SiN मोटाई, अपवर्तनांक, फिल्म एकरूपता।
3.10 रियर वैक्स मास्क कोटिंग (सुरक्षात्मक मास्क)
उद्देश्य: स्क्रीन प्रिंटिंग द्वारा पीछे की ओर एक मोम सुरक्षात्मक परत पूरी तरह से कोट करना, ताकि गठित P/N बैक कॉन्टैक्ट संरचना और SiN फिल्म को ढाला जा सके, और बाद के फ्रंट एचिंग को पीछे की कार्यात्मक परतों पर हमला करने से रोका जा सके।
मुख्य उपकरण: स्क्रीन प्रिंटर (वैक्स प्रिंटिंग स्टेशन)।
नियंत्रण फोकस: पूर्ण वैक्स प्रिंटिंग, कोई स्किप प्रिंटिंग नहीं, कोई पिनहोल नहीं, अच्छी एज सीलिंग ताकि पीछे की ओर पूरी प्रक्रिया में सुरक्षित रहे।
3.11 फ्रंट केमिकल एचिंग + वैक्स स्ट्रिपिंग और सफाई
उद्देश्य:
वेफर के सामने से अतिरिक्त डोपिंग और क्षति परतों को हटाना
सामने की ओर टेक्सचर करके पिरामिड सतह बनाना और फ्रंट रिफ्लेक्शन कम करना
लेटरल एचिंग के माध्यम से पीछे के P और N ज़ोन के बीच एज आइसोलेशन प्राप्त करना ताकि एज लीकेज कम हो
अंत में पीछे के वैक्स मास्क को हटाकर पूर्ण बैक कॉन्टैक्ट संरचना को उजागर करना
मुख्य उपकरण: डबल-साइडेड इनलाइन वेट एचिंग और टेक्सचरिंग लाइन।
प्रमुख रसायन: मजबूत क्षार (NaOH), HF, टेक्सचरिंग एडिटिव, बफर्ड एचेंट।
गैस स्रोत: स्वच्छ संपीड़ित वायु, N₂ ब्लो-ऑफ।
गुणवत्ता नियंत्रण: एकसमान फ्रंट टेक्सचरिंग, योग्य पिरामिड आकृति विज्ञान, उचित P/N आइसोलेशन, कोई लीकेज पथ नहीं, स्वच्छ वैक्स स्ट्रिपिंग बिना अवशेष के।
3.12 फ्रंट और रियर SiN एंटी-रिफ्लेक्शन पैसिवेशन फिल्म
उद्देश्य: सामने की ओर एंटी-रिफ्लेक्शन और सतह पैसिवेशन दोनों के लिए SiN एंटी-रिफ्लेक्शन पैसिवेशन फिल्म जमा करना; पीछे की पैसिवेशन फिल्म को जोड़ना और अनुकूलित करना ताकि पैसिवेशन और विश्वसनीयता में और सुधार हो।
मुख्य उपकरण: PECVD।
गैस स्रोत: SiH₄, NH₃, N₂।
लक्षण वर्णन: आगे और पीछे की फिल्म की मोटाई, अपवर्तनांक, अल्पसंख्यक वाहक जीवनकाल, परावर्तन।
3.13 रियर इलेक्ट्रोड स्क्रीन प्रिंटिंग और फायरिंग
उद्देश्य: पीछे के P ज़ोन पर सिल्वर-एल्यूमीनियम इलेक्ट्रोड और n-टाइप पॉली ज़ोन पर सिल्वर इलेक्ट्रोड प्रिंट करना ताकि इंटरडिजिटेटेड बैक कॉन्टैक्ट पॉजिटिव और नेगेटिव इलेक्ट्रोड बन सकें, फिर उच्च तापमान फायरिंग का उपयोग करके धातु और डोप्ड पॉली-Si के बीच ओमिक संपर्क बनाना।
मुख्य उपकरण: समर्पित बैक कॉन्टैक्ट स्क्रीन प्रिंटर, इनलाइन फायरिंग फर्नेस।
प्रमुख चरण: रियर इलेक्ट्रोड पैटर्न संरेखण प्रिंटिंग → सुखाना → उच्च तापमान फायरिंग (ओमिक संपर्क बनाना)।
3.14 बैक-एंड निरीक्षण और छंटाई
प्रक्रिया सामग्री: EL निरीक्षण (दोष, माइक्रो-क्रैक, रिसाव), IV विद्युत परीक्षण (Voc, Isc, FF, Eff), उपस्थिति निरीक्षण, ग्रेडिंग और छंटाई, पैकिंग और भंडारण।
निरीक्षण उपकरण: EL परीक्षक, IV परीक्षक, उपस्थिति निरीक्षण स्टेशन।
प्रमुख चुनौतियाँ और किस पर ध्यान देना चाहिए
TBC तकनीक के कठिन हिस्से क्या हैं, और ध्यान कहाँ देना चाहिए?
अल्ट्रा-थिन टनल ऑक्साइड की मोटाई एकरूपता को नियंत्रित करना कठिन है
दो लेज़र ओपनिंग चरणों में अत्यधिक उच्च संरेखण सटीकता की आवश्यकता होती है
BSG सेल्फ-अलाइन्ड मास्क को बरकरार रखना प्रक्रिया का मूल है
P/N इंटरडिजिटेटेड आइसोलेशन एचिंग में एज लीकेज की संभावना होती है
बैक कॉन्टैक्ट इलेक्ट्रोड प्रिंटिंग को पारंपरिक कोशिकाओं की तुलना में उच्च संरेखण सटीकता की आवश्यकता होती है
पूरे प्रवाह में अल्पसंख्यक वाहक जीवनकाल क्षय का प्रबंधन करना कठिन है
देखने योग्य प्रमुख SPC पैरामीटर
टनल ऑक्साइड मोटाई और पॉली-Si मोटाई
दोनों चरणों के लिए लेज़र ओपनिंग आकृति और संरेखण विचलन
बोरॉन और फॉस्फोरस प्रसार की शीट प्रतिरोध एकरूपता
पूरे प्रवाह में ट्रैक किया गया iVoc और PL अल्पसंख्यक वाहक जीवनकाल
सामने की परावर्तनता और टेक्सचरिंग आकृति
EL माइक्रो-क्रैक, रिसाव, और एज आइसोलेशन स्थिति
Ooitech का दृष्टिकोण
TBC विवरणों पर टिका है, और BSG सेल्फ-अलाइन्ड मास्क यहाँ का शांत नायक है क्योंकि यह फॉस्फोरस और बोरॉन क्षेत्रों को तीसरे मास्क चरण के बिना स्वयं को व्यवस्थित करने देता है। मॉड्यूल लाइनों पर हम सबसे अधिक देखते हैं कि ये उच्च-Voc बैक कॉन्टैक्ट सेल स्ट्रिंगिंग और लेमिनेशन में डाउनस्ट्रीम कैसे व्यवहार करते हैं, क्योंकि उनका सभी-पीछे धातुकरण इंटरकनेक्शन गेम को बदल देता है। यदि आप वास्तविक N-टाइप मॉड्यूल लाइनों को चलते हुए देखना चाहते हैं, तो हमारा YouTube चैनल www.youtube.com/ooitech देखने लायक फैक्ट्री फुटेज है।
