TBC सौर सेल प्रौद्योगिकी (TOPCon बैक कॉन्टैक्ट): पूर्ण प्रक्रिया गाइड
विषय-सूची
प्रौद्योगिकी अवलोकन
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TBC सेल क्या है?
TBC का अर्थ है TOPCon बैक कॉन्टैक्ट। 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। यह आपको TOPCon की मजबूत रियर पैसिवेशन के साथ-साथ IBC का लाभ देता है जिसमें कोई फ्रंट ग्रिडलाइन छायांकन नहीं होता, और सभी करंट संग्रह पीछे स्थानांतरित हो जाते हैं। 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 छायांकन हानि हट जाती है और Isc बढ़ जाता है
TOPCon टनल पैसिवेशन रियर पुनर्संयोजन को कम करता है और Voc बढ़ाता है
इंटरडिजिटेटेड P/N बैक कॉन्टैक्ट लेआउट वाहक संग्रह पथ को अनुकूलित करता है और श्रृंखला प्रतिरोध 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 चरणबद्ध तरीके से उन्नत किया जा सकता है
पारंपरिक सेलों से तुलना
मानक TOPCon: फ्रंट ग्रिडलाइन छायांकन, रियर पर पूर्ण-क्षेत्र TOPCon पैसिवेशन
मानक IBC: बैक कॉन्टैक्ट संरचना, लेकिन पैसिवेशन सिलिकॉन ऑक्साइड / सिलिकॉन नाइट्राइड पर निर्भर करता है, कोई टनल पॉली-Si पैसिवेशन नहीं
TBC (POLO-IBC): IBC बैक कॉन्टैक्ट संरचना प्लस एकीकृत TOPCon टनल पैसिवेशन, इसलिए संरचना और पैसिवेशन दोनों अनुकूलित हैं
संपूर्ण प्रक्रिया प्रवाह अवलोकन
वेफर इनकमिंग → प्री-क्लीनिंग / सॉ डैमेज रिमूवल → रियर टनल ऑक्साइड + पॉली-Si डिपोजिशन (LPCVD) → रियर SiN मास्क डिपोजिशन → पहला रियर लेजर ओपनिंग (बोरॉन एरिया) → बोरॉन डोपिंग (p-poly) → दूसरा रियर लेजर ओपनिंग (फॉस्फोरस एरिया) → फॉस्फोरस डोपिंग (n-poly) → रैप-अराउंड डिफ्यूजन / BSG / PSG हटाने के लिए क्लीनिंग → रियर पैसिवेशन फिल्म डिपोजिशन → रियर की सुरक्षा के लिए वैक्स मास्क प्रिंटिंग → फ्रंट टेक्सचरिंग + P/N आइसोलेशन एच → फ्रंट और रियर SiN एंटी-रिफ्लेक्शन पैसिवेशन फिल्म डिपोजिशन → रियर मेटल इलेक्ट्रोड स्क्रीन प्रिंटिंग → फायरिंग → इलेक्ट्रिकल टेस्ट → सॉर्टिंग और पैकिंग
विस्तृत प्रक्रिया विनिर्देश
3.1 क्लीनिंग और पॉलिशिंग (प्री-क्लीन + सॉ डैमेज रिमूवल)
उद्देश्य: सॉ डैमेज लेयर, सतह की धातु अशुद्धियाँ, कण और तेल हटाना; वेफर को सिंगल या डबल साइडेड पॉलिश करके एक साफ, सपाट सिलिकॉन बेस प्राप्त करना और बाद में टनल लेयर डिपोजिशन को एकसमान रखना।
मुख्य उपकरण: इनलाइन वेट क्लीनिंग और पॉलिशिंग लाइन, क्षारीय पॉलिशिंग टैंक, एसिड क्लीनिंग टैंक।
मुख्य रसायन: स्ट्रॉन्ग अल्कली (NaOH/KOH), HF, HCl, IPA, टेक्सचरिंग एडिटिव, सर्फैक्टेंट।
मुख्य निगरानी आइटम:
पॉलिशिंग वेट लॉस: इलेक्ट्रॉनिक बैलेंस
सतह परावर्तन: रिफ्लेक्टेंस टेस्टर
माइनॉरिटी कैरियर लाइफटाइम iVoc: WCT-120 ट्रांजिएंट लाइफटाइम टेस्टर
कैरियर रिकॉम्बिनेशन इमेजिंग: PL टेस्टर (R3-PL)
सतह खुरदरापन और सफाई: ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप
गुणवत्ता नियंत्रण: सॉ डैमेज पूरी तरह से हटा दिया गया, सतह पर कोई दाग या स्टेप नहीं, एकसमान वेट लॉस, कोई स्पष्ट लाइफटाइम गिरावट नहीं।
3.2 टनल ऑक्साइड + पॉली-Si डिपोजिशन
उद्देश्य: वेफर के पीछे एक अल्ट्रा-थिन टनल ऑक्साइड (SiO₂) और फिर एक इंट्रिन्सिक पॉली-Si लेयर उगाना, जो मजबूत फील्ड और केमिकल पैसिवेशन और कम रियर रिकॉम्बिनेशन के लिए कोर TOPCon पैसिवेशन संरचना बनाता है।
मुख्य उपकरण: ट्यूब LPCVD।
गैस स्रोत: SiH₄, O₂, N₂ (कैरियर / पर्ज)।
मुख्य आइटम:
पॉली-Si मोटाई: पॉली थिकनेस टेस्टर, एलिप्सोमीटर
टनल ऑक्साइड मोटाई: ECV, एलिप्सोमीटर
iVoc (WCT-120)
PL एकरूपता
शीट रेजिस्टेंस (डोपिंग से पहले इंट्रिन्सिक पॉली मॉनिटरिंग)
गुणवत्ता नियंत्रण: ऑक्साइड अति-पतला और एकसमान, पॉली-Si घना और पिनहोल-मुक्त, वेफर भर में अच्छी मोटाई स्थिरता।
3.3 पिछला SiN मास्क जमाव
उद्देश्य: आंतरिक पॉली-Si पर एक घनी सिलिकॉन नाइट्राइड (SiNₓ) परत जमा करना, जो बाद में लेजर खोलने और डोपिंग चरणों के लिए अवरोधक मास्क के रूप में कार्य करे, जिससे चयनात्मक डोपिंग क्षेत्र सक्षम हों।
मुख्य उपकरण: PECVD।
गैस स्रोत: SiH₄, NH₃, N₂।
मुख्य जाँच आइटम: SiN मोटाई (स्पेक्ट्रोस्कोपिक एलिप्सोमीटर), अपवर्तनांक और एकरूपता, iVoc, PL एकरूपता।
गुणवत्ता नियंत्रण: घना मास्क, कोई पिनहोल नहीं, एकसमान मोटाई ताकि डोपिंग अलगाव की गारंटी हो।
3.4 पहला पिछला लेजर खोलना (बोरॉन प्रसार खिड़की)
उद्देश्य: स्थानीय लेजर अपघर्षण द्वारा बोरॉन प्रसार क्षेत्र के ऊपर SiN मास्क को चुनिंदा रूप से हटाना, जबकि नीचे आंतरिक पॉली-Si को बनाए रखना, बाद के p-प्रकार पॉली के लिए खिड़की खोलना।
मुख्य उपकरण: फाइबर / नैनोसेकंड या पिकोसेकंड लेजर खोलने की प्रणाली, उच्च-परिशुद्धता लेजर पैटर्निंग उपकरण।
प्रक्रिया ट्यूनिंग: लेजर शक्ति, पुनरावृत्ति दर, स्कैन गति और स्पॉट ओवरलैप समायोजित करें ताकि केवल ऊपरी SiN मास्क हटे और नीचे आंतरिक पॉली-Si क्षतिग्रस्त न हो, पैसिवेशन आधार बरकरार रहे।
मुख्य लक्षण वर्णन: खांचे के आकार, किनारे की अखंडता, और पॉली परत जली है या नहीं, की ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप जाँच।
3.5 पिछला बोरॉन डोपिंग (p-पॉली)
उद्देश्य: खुले क्षेत्र में आंतरिक पॉली-Si में बोरॉन प्रसार करना ताकि यह p-प्रकार के भारी डोपित पॉली (p-पॉली) में परिवर्तित हो, साथ ही सतह पर BSG बने। BSG बाद में फॉस्फोरस प्रसार के लिए प्राकृतिक अवरोधक मास्क के रूप में कार्य करता है।
मुख्य उपकरण: ट्यूब बोरॉन प्रसार भट्टी।
प्रक्रिया माध्यम: 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, निरंतर और पूर्ण BSG बिना किसी स्थानीय अंतराल के।
3.6 दूसरा पिछला लेजर खोलना (फॉस्फोरस प्रसार खिड़की)
उद्देश्य: शेष SiN मास्क को हटाना ताकि अडोपित आंतरिक पॉली-Si n-प्रकार फॉस्फोरस डोपिंग क्षेत्र के रूप में उजागर हो, जबकि पहले से बनी BSG परत को लेजर क्षति से बरकरार रखना।
मुख्य उपकरण: लेजर पैटर्निंग / खोलने की प्रणाली।
प्रक्रिया फोकस: सटीक लेजर ऊर्जा नियंत्रण ताकि BSG परत को भेदने से बचा जा सके, और P तथा N क्षेत्रों के बीच एक स्वच्छ अलगाव सीमा बनी रहे।
3.7 पिछला फॉस्फोरस डोपिंग (n-poly)
उद्देश्य: दूसरी विंडो के आंतरिक poly-Si में फॉस्फोरस का प्रसार करके n-प्रकार का भारी डोप्ड poly (n-poly) बनाना। पिछले चरण में बनी BSG एक स्व-संरेखित मास्क के रूप में कार्य करती है, जो फॉस्फोरस को p-poly क्षेत्र में प्रसारित होने से रोकती है और P/N क्षेत्रों का स्व-अलगाव प्राप्त करती है।
मुख्य उपकरण: ट्यूब फॉस्फोरस प्रसार भट्टी।
प्रक्रिया माध्यम: तरल स्रोत POCl₃; परिवेश O₂, N₂।
मुख्य सिद्धांत: अवशिष्ट BSG एक प्राकृतिक प्रसार अवरोधक के रूप में कार्य करता है और p-poly क्षेत्र के फॉस्फोरस संदूषण को रोकता है। फॉस्फोरस प्रसार के बाद BSG आंशिक रूप से बोरॉन-फॉस्फोरस मिश्रित ऑक्साइड में बदल जाती है, जो अलगाव को और मजबूत करता है।
मुख्य विशेषता: n-क्षेत्र शीट प्रतिरोध, P/N सीमा अलगाव, रिसाव प्रवृत्ति निगरानी।
3.8 रैप-अराउंड प्रसार हटाने के लिए सफाई (BSG/PSG निष्कासन)
उद्देश्य: सभी BSG, PSG और सतह अवशेषों को रासायनिक रूप से हटाना, और किनारे के रैप-अराउंड तथा पार्श्व डोपिंग परतों को हटाना ताकि किनारे के रिसाव से बचा जा सके।
मुख्य उपकरण: इनलाइन गीली सफाई लाइन।
मुख्य रसायन: मुख्य रूप से HF, साथ में अम्लीय योजक और एक बफर अम्ल प्रणाली।
प्रक्रिया सहायक: स्वच्छ शुष्क वायु उड़ाना, गर्म वायु सुखाना।
गुणवत्ता नियंत्रण: ऑक्साइड ग्लास पूरी तरह से हटा हुआ, बिना अवशेष के स्वच्छ सतह, किनारों पर कोई रैप-अराउंड अवशेष नहीं।
3.9 पिछली SiN पैसिवेशन सुरक्षात्मक फिल्म जमाव
उद्देश्य: पिछले अंतर्डिजिटेटेड P/N poly संरचना पर SiN पैसिवेशन सुरक्षात्मक फिल्म जमा करना ताकि पिछले संपर्क क्षेत्र को पैसिवेट और सुरक्षित किया जा सके तथा बाद के चरणों में रासायनिक हमले को रोका जा सके।
मुख्य उपकरण: PECVD।
गैस स्रोत: SiH₄, NH₃, N₂।
विशेषता: SiN मोटाई, अपवर्तनांक, फिल्म एकरूपता।
3.10 पिछला वैक्स मास्क लेपन (सुरक्षात्मक मास्क)
उद्देश्य: स्क्रीन प्रिंटिंग द्वारा पिछली सतह को वैक्स सुरक्षात्मक परत से पूरी तरह लेपित करना ताकि बनी P/N पिछली संपर्क संरचना और SiN फिल्म को ढाला जा सके, और बाद के सामने के नक़्क़ाशी को पिछली 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 किनारे सीलिंग ताकि पिछली सतह पूरी प्रक्रिया में सुरक्षित रहे।
3.11 फ्रंट रासायनिक नक़्क़ाशी + वैक्स स्ट्रिपिंग और सफाई
उद्देश्य:
वेफर के सामने से अतिरिक्त डोपिंग और क्षति परतों को हटाना
सामने की सतह को टेक्सचर करके पिरामिड सतह बनाना और सामने के परावर्तन को कम करना
पार्श्व नक़्क़ाशी के माध्यम से पीछे के P और N क्षेत्रों के बीच किनारे अलगाव प्राप्त करना ताकि किनारे के रिसाव को कम किया जा सके
अंत में पीछे के वैक्स मास्क को हटाकर पूर्ण बैक संपर्क संरचना को उजागर करना
मुख्य उपकरण: डबल-साइड इनलाइन गीली नक़्क़ाशी और टेक्सचरिंग लाइन।
मुख्य रसायन: मजबूत क्षार (NaOH), HF, टेक्सचरिंग एडिटिव, बफर्ड एचेंट।
गैस स्रोत: स्वच्छ संपीड़ित हवा, N₂ ब्लो-ऑफ।
गुणवत्ता नियंत्रण: समान फ्रंट टेक्सचरिंग, योग्य पिरामिड आकारिकी, उचित P/N अलगाव, कोई रिसाव पथ नहीं, स्वच्छ वैक्स स्ट्रिपिंग बिना अवशेष के।
3.12 फ्रंट और रियर SiN एंटी-रिफ्लेक्शन पैसिवेशन फिल्म
उद्देश्य: सामने की ओर SiN एंटी-रिफ्लेक्शन पैसिवेशन फिल्म जमा करना ताकि एंटी-रिफ्लेक्शन और सतह पैसिवेशन दोनों हो सकें; पीछे की पैसिवेशन फिल्म को जोड़ना और अनुकूलित करना ताकि पैसिवेशन और विश्वसनीयता में और सुधार हो सके।
मुख्य उपकरण: PECVD।
गैस स्रोत: SiH₄, NH₃, N₂।
विशेषता: फ्रंट और रियर फिल्म मोटाई, अपवर्तक सूचकांक, अल्पसंख्यक वाहक जीवनकाल, परावर्तन।
3.13 रियर इलेक्ट्रोड स्क्रीन प्रिंटिंग और फायरिंग
उद्देश्य: पीछे के P क्षेत्र पर सिल्वर-एल्यूमीनियम इलेक्ट्रोड और n-टाइप पॉली क्षेत्र पर सिल्वर इलेक्ट्रोड प्रिंट करना ताकि इंटरडिजिटेटेड बैक संपर्क सकारात्मक और नकारात्मक इलेक्ट्रोड बन सकें, फिर उच्च तापमान फायरिंग का उपयोग करके धातु और डोप्ड पॉली-Si के बीच ओमिक संपर्क बनाना।
मुख्य उपकरण: समर्पित बैक संपर्क स्क्रीन प्रिंटर, इनलाइन फायरिंग फर्नेस।
मुख्य 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 वेयरहाउसिंग।
निरीक्षण उपकरण: EL परीक्षक, IV परीक्षक, उपस्थिति निरीक्षण स्टेशन।
मुख्य चुनौतियाँ और किस पर ध्यान केंद्रित करें
TBC तकनीक के कठिन हिस्से क्या हैं, और ध्यान कहाँ जाना चाहिए?
अल्ट्रा-पतली टनल ऑक्साइड की मोटाई की एकरूपता को नियंत्रित करना कठिन है
दो लेज़र ओपनिंग चरणों के लिए 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 किनारे से रिसाव की संभावना होती है
बैक कॉन्टैक्ट इलेक्ट्रोड प्रिंटिंग के लिए पारंपरिक सेल्स की तुलना में उच्च संरेखण सटीकता की आवश्यकता होती है
पूरे फ्लो में माइनॉरिटी कैरियर लाइफटाइम क्षय का प्रबंधन करना कठिन है
ध्यान देने योग्य मुख्य SPC पैरामीटर
टनल ऑक्साइड मोटाई और पॉली-Si मोटाई
दोनों चरणों के लिए लेज़र ओपनिंग आकृति और संरेखण विचलन
बोरॉन और फॉस्फोरस डिफ्यूजन की शीट रेज़िस्टेंस एकरूपता
पूरे फ्लो में ट्रैक किया गया iVoc और PL माइनॉरिटी कैरियर लाइफटाइम
फ्रंट रिफ्लेक्टेंस और टेक्सचरिंग आकृति
EL माइक्रो-क्रैक, रिसाव, और एज आइसोलेशन स्थिति
Ooitech का दृष्टिकोण
TBC विवरणों पर निर्भर करता 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 सेल्स स्ट्रिंगिंग और लेमिनेशन में डाउनस्ट्रीम कैसे व्यवहार करते हैं, क्योंकि उनका सभी-पीछे धातुकरण इंटरकनेक्शन खेल को बदल देता है। यदि आप वास्तविक N-टाइप मॉड्यूल लाइनें चलते हुए देखना चाहते हैं, तो हमारा YouTube चैनल www.youtube.com/ooitech फैक्ट्री फुटेज देखने लायक है।
