Peta Jalan Teknologi Sel BC: Struktur kepada Proses
Jadual Kandungan
TOPCon, IBC, TBC, HBC dan HIBC biasanya disenaraikan sebagai pokok keluarga akronim. Ia lebih baik dibaca sebagai urutan masalah: setiap laluan wujud kerana laluan sebelumnya meninggalkan kehilangan khusus yang tidak diselesaikan, dan setiap satu memindahkan kesukaran ke tempat lain.
Teknologi Sel PV · Laluan Sentuhan Belakang · oleh Jerry, Ooitech
1. TOPCon: Betulkan Sentuhan Pasivasi Dahulu
TOPCon menggunakan lapisan silikon oksida ultra-nipis serta lapisan polisilikon terdop untuk membentuk sentuhan pasivasi. Filem SiOx mengendalikan pasivasi antara muka; polisilikon terdop mengendalikan pengangkutan selektif pembawa. Ketebalan oksida, kepekatan dop polisilikon dan resipi penyepuhlindapan adalah tiga tombol, dan bersama-sama ia mengurangkan penggabungan semula pada sentuhan sambil mengekalkan kehilangan pengangkutan rendah.
Masalah yang diselesaikan ialah penggabungan semula sentuhan. Sentuhan logam konvensional yang menyentuh silikon secara langsung menghasilkan penggabungan semula antara muka yang kuat. Dengan memisahkan pasivasi daripada selektiviti pembawa, TOPCon mencapai voltan litar terbuka yang lebih tinggi. Walau bagaimanapun, ia tidak menghapuskan grid logam hadapan, jadi peneduhan sisi hadapan kekal.
Rajah 1: Sentuhan pasivasi polisilikon intrinsik terdop karbon, dengan struktur di kiri dan data iVoc, J0s serta hayat yang terhasil merentas keadaan pemendapan di kanan. Kerja yang diterbitkan pada 2025 menurunkan ketumpatan arus tepu permukaan di bawah 0.5 fA/cm² dan menghubungkan struktur itu kepada aplikasi sentuhan belakang.
2. IBC: Pindahkan Logam Hadapan ke Belakang
IBC membuat perubahan struktur yang jelas: kedua-dua sentuhan jenis n dan jenis p berpindah ke belakang. Bahagian hadapan sel tidak membawa grid logam sama sekali, yang membebaskan permukaan hadapan untuk pengurusan optik dan reka bentuk pasivasi. Dengan kurang logam hadapan menghalang cahaya, bilangan foton yang memasuki wafer meningkat dan arus litar pintas mempunyai lebih ruang untuk berkembang.
Kosnya muncul di belakang. Di mana sel konvensional memisahkan dua kekutuban merentas muka yang berbeza, IBC perlu menyelang-seli sentuhan jenis n dan jenis p pada satu permukaan, memastikan ia terasing secara elektrik, dan kemudian memetalisasi kedua-duanya. Lebar sentuhan, jarak n/p, sempadan kekutuban, rintangan sentuhan dan geometri grid semuanya menjadi pemboleh ubah berganding pada satu satah.
Rajah 2: Susunan POLO-IBC yang dipermudahkan. Pada 2026, sel POLO-IBC yang difabrikasi pada wafer saiz M2 dengan peralatan industri mencapai kecekapan diperakui 24.5 peratus. Analisis kehilangan menunjukkan pasivasi permukaan hadapan, penggabungan semula pada sentuhan perak ke kawasan polisilikon jenis n, dan penggabungan semula serta rintangan sentuhan di kawasan aluminium sebagai sasaran utama.
3. TBC: TOPCon Memasuki Struktur Sentuhan Belakang
TBC ialah gabungan dua yang sebelumnya: TOPCon membekalkan sentuhan pasivasi, IBC membekalkan seni bina sentuhan belakang. Hasilnya ialah sentuhan pasivasi jenis n dan jenis p terbentuk di belakang, dengan bahagian hadapan kekal bebas logam.
Kelebihannya datang daripada pewarisan. TBC dibina atas kerja bahan dan proses yang telah diindustrikan oleh TOPCon. Kesukaran yang tinggal adalah khusus: sentuhan pasivasi jenis p. Penggabungan semula antara muka dan tingkah laku sentuhannya memberi kesan langsung kepada voltan sel dan faktor isian, yang menjadikannya item penentu dan bukan perincian pengoptimuman.
Rajah 3: Struktur dan gambar rajah jalur TBC (a, b) dengan peta potensi kecekapan (c, d). Kajian simulasi parameter peranti pada 2025 menyimpulkan bahawa TBC mempunyai potensi kecekapan menghampiri 28 peratus sebaik sahaja kualiti wafer, pasivasi permukaan, sentuhan jenis p dan struktur belakang dioptimumkan secara bersama.
Penyelidikan TBC yang lebih penting adalah tentang proses, bukan struktur. Jika pengeluar boleh menggunakan semula susunan pasivasi poli-Si/SiOx matang daripada TOPCon dan hanya mengubah suai pempolaan belakang dan metalisasi, jarak antara barisan BC dan barisan TOPCon sedia ada mengecil dengan ketara. Itulah sebabnya kerja TBC telah beralih daripada susunan sentuhan itu sendiri ke arah prestasi sentuhan, urutan pempolaan dan metalisasi.
Rajah 4: Laluan ko-difusi kos rendah ke prekursor TBC, daripada pembentukan i-TOPCon LPCVD melalui ko-difusi dua peringkat, pengasingan laser, penyingkiran topeng belakang dan pasivasi. Difusi dua peringkat dengan satu belanjawan terma itulah yang mengekalkan bilangan langkah dan pendedahan terma pada tahap yang terurus.
4. HBC: Idea yang Sama dari Sisi Heterosimpang
TBC memasuki sentuhan belakang melalui TOPCon. HBC memasukinya melalui heterosimpang silikon: SHJ membekalkan sentuhan pasivasi, IBC membekalkan struktur sentuhan belakang, dan kedua-dua kekutuban berakhir di belakang.
SHJ membentuk sentuhannya daripada silikon amorfus intrinsik dan terdop, yang memberikan kualiti pasivasi antara muka yang tinggi. Digabungkan dengan keuntungan sisi hadapan IBC, HBC mempunyai potensi voltan dan arus yang kuat. LONGi melaporkan sel HBC 27.30 peratus pada 2024, diperakui oleh ISFH di Jerman.
Rajah 5: Susunan HBC dengan sempadan kekutuban ditonjolkan (a), dan dua susun atur belakang dengan luas kawasan masing-masing (b, c). Jurang antara kawasan selektif elektron dan selektif lubang adalah sempit, dan penggabungan semula di situ merupakan mekanisme kehilangan tersendiri dan bukan kesan sampingan heterosimpang.
Pengoptimuman HBC oleh itu tidak boleh berhenti pada heterosimpang. Kerana sentuhan jenis n dan jenis p terletak bersebelahan di belakang, sempadan kekutuban antara mereka menjadi sumber penggabungan semula yang berbeza yang menjejaskan faktor isian. Penyelidikan pada 2025 menganalisis sempadan ini secara khusus, dan ia adalah salah satu ilustrasi paling jelas bagi masalah BC umum: semakin banyak fungsi yang anda himpunkan pada satu permukaan, semakin penting antara muka antara mereka.
5. HIBC: Sentuhan Pasivasi Berbeza pada Satu Sel
TBC dan HBC masing-masing komited kepada satu sistem sentuhan. HIBC mengemukakan soalan yang berbeza: jika sentuhan pempasifan yang berbeza mempunyai kekuatan yang berbeza, bolehkah ia ditetapkan kepada kawasan yang berbeza pada permukaan belakang yang sama mengikut keperluan setiap kawasan?
Jawapan yang diterbitkan dalam Nature pada 2025 ialah ya. HIBC menggabungkan sentuhan terowong polisilikon suhu tinggi dengan sentuhan heterosimpang suhu rendah pada permukaan belakang yang sama, dan menggunakan pemprosesan laser untuk meningkatkan pengangkutan secara setempat dalam sentuhan jenis p. Hasilnya ialah kecekapan penukaran 27.81 peratus pada faktor isian 87.55 peratus.
Rajah 6: Keputusan peranti HIBC, termasuk susunan lapisan dengan kawasan yang dirawat laser (a), profil pendopan (b), taburan kecekapan dan faktor isian dengan dan tanpa rawatan laser (c, d), litar setara dan keratan rentas (f), serta lengkung J-V (g). Perhatikan perbendaharaan kata telah berubah daripada "struktur mana yang menang" kepada "kawasan mana yang memerlukan apa".
Peralihan konsep lebih penting daripada angka. Bahagian belakang BC mengandungi beberapa kawasan berfungsi, dan kawasan tersebut tidak mempunyai keperluan yang sama untuk pempasifan, pemilihan pembawa, rintangan sentuhan dan pemetalan. HIBC mengkonfigurasi sentuhan mengikut kawasan dan bukannya menggunakan satu teknologi sentuhan pada keseluruhan sel. Itu adalah falsafah reka bentuk yang berbeza, dan ia adalah titik di mana peta jalan berhenti menjadi tangga.
6. Daripada Inovasi Struktur kepada Kerjasama Proses
Letakkan kelima-lima laluan dalam satu baris dan coraknya jelas: setiap langkah menyelesaikan masalah penggabungan semula atau optik dan menyerahkan masalah pembuatan kepada langkah seterusnya.
| Laluan | Teknologi teras | Masalah diselesaikan | Fokus semasa |
|---|---|---|---|
| TOPCon | Sentuhan pempasifan SiOx / poli-Si | Rekombinasi sentuhan | Kualiti pempasifan, rintangan sentuhan |
| IBC | Sentuhan n dan p kedua-duanya di bahagian belakang | Peneduhan logam hadapan | Struktur belakang, sempadan kekutuban, pemetalan |
| TBC | TOPCon + IBC | Penggabungan semula sentuhan tanpa peneduhan hadapan | Sentuhan jenis p, keserasian proses dengan barisan TOPCon |
| HBC | SHJ + IBC | Kualiti pempasifan tertinggi tanpa logam hadapan | Penggabungan semula sempadan kekutuban, pempolaan belakang |
| HIBC | Sentuhan terowong poli-Si + sentuhan heterosimpang, kawasan demi kawasan | Mengoptimumkan setiap kawasan belakang mengikut fungsi | Peningkatan sentuhan setempat laser, penyepaduan |
Semakin tinggi kecekapan, semakin kompleks permukaan belakang, dan semakin ketat tetingkap proses. Sentuhan jenis n, sentuhan jenis p, sempadan kekutuban, grid logam dan bukaan setempat semuanya perlu kekal dalam toleransi secara serentak. Hanyutan dimensi atau turun naik proses dalam mana-mana satu daripadanya muncul sebagai rintangan sentuhan, kehilangan penggabungan semula atau pengumpulan arus yang merosot. Inilah intipati frasa "daripada inovasi struktur kepada kerjasama proses": kepimpinan kecekapan kini bergantung pada mengekalkan beberapa proses berganding stabil pada satu masa.
7. Pemetalan: Kecekapan dan Perak Perlu Dioptimumkan Bersama
Pemetalan BC bukan versi diperbesar bagi percetakan sisi hadapan. Kedua-dua kekutuban berada di bahagian belakang, jadi grid perlu mengumpul arus dalam kawasan terhad sambil mengekalkan pengasingan elektrik antara kawasan kekutuban bertentangan yang bersebelahan. Lebar jari, jarak jari, busbar, pad sentuhan dan luas sentuhan masing-masing mempengaruhi prestasi, dan ia saling berinteraksi.
Rajah 7: Parameter pemetalan belakang untuk sel TBC. Geometri jari, susunan busbar, busbar penyambung dan dimensi pad bukan pilihan bebas; setiap satu menukar rintangan siri dengan ketepatan percetakan dan penggunaan perak.
Satu kajian 2026 tentang reka bentuk grid TBC menganalisis parameter ini secara sistematik dan meletakkan kecekapan sel dan penggunaan pes perak ke dalam satu rangka kerja pengoptimuman tunggal, merangkumi lebar jari, jarak jari, busbar, pad sentuhan dan susun atur sifar busbar. Kesimpulan praktikalnya ialah pemetalan BC perlu dioptimumkan pada empat paksi serentak: rintangan sentuhan, rintangan siri, ketepatan percetakan dan penggunaan perak.
Rajah 8: Kecekapan berbanding penggunaan pes perak untuk bilangan busbar yang berbeza dan untuk susun atur berasaskan pad berbanding sifar busbar (ZBB). Lengkung menjadi mendatar, yang bermaksud penambahan kecekapan terakhir menjadi semakin mahal dari segi perak, dan pilihan susun atur menggeser keseluruhan lengkung dan bukannya satu titik padanya.
Di sinilah penyelidikan mula kelihatan seperti perolehan. Perak ialah kos berulang yang berskala dengan jumlah pengeluaran, dan reka bentuk grid yang membeli dua persepuluh peratus kecekapan dengan peningkatan besar dalam penggunaan pes adalah cadangan komersial yang berbeza daripada satu yang mencapai kecekapan sama dengan cetakan yang lebih ramping.
8. IBC Kos Rendah: Menghapuskan Litografi Daripada Aliran
Kerumitan pembuatan IBC sentiasa menjadi persoalan perindustrian utama. Membentuk kawasan jenis n dan jenis p berselang-seli di bahagian belakang secara tradisinya bergantung pada litografi foto dan langkah laser, dan setiap langkah tambahan menambah peralatan, masa kitaran dan kos.
Rajah 9: Dua aliran IBC tanpa litografi yang dibina atas penghalang resapan bercetak skrin, menggunakan sama ada pemancar terapung hadapan atau medan permukaan hadapan. Kedua-duanya bergantung pada peralatan yang sudah standard dalam barisan sel dan bukannya pada platform proses baharu.
Satu kajian 2026 menunjukkan laluan IBC yang dicetak skrin sepenuhnya, tanpa litografi dan tanpa laser, menggunakan penghalang resapan SiNx berpola untuk mencapai resapan boron dan fosforus terpilih dan melengkapkan sel pada peralatan industri matang, mencapai sel IBC tahap 19 peratus. Angka utama itu sengaja tidak menakjubkan. Apa yang dijawab oleh kerja ini ialah sama ada IBC boleh dibina dengan langkah proses yang lebih sedikit pada peralatan yang sudah wujud, dan soalan itu lebih penting kepada pelaburan peralatan dan kos pengeluaran daripada satu lagi rekod makmal.
Dibaca bersama kerja pemetalan, arahnya konsisten: sempadan bukan lagi "bolehkah struktur ini mencapai 28 peratus", tetapi "bolehkah struktur ini dihasilkan secara berulang, dengan langkah yang lebih sedikit, pada alat yang boleh diservis dan dibekalkan pada skala industri".
9. Apa Maksudnya untuk Pemilihan Peralatan
Jika kesesakan telah beralih daripada struktur kepada proses, maka keputusan peralatan yang penting telah beralih bersamanya. Empat daripadanya wajar ditimbang sebelum talian BC ditentukan.
| Keputusan | Mengapa ia mengikut daripada peta jalan |
|---|---|
| Kualiti pemotongan dan tepi | Setiap laluan BC bergantung pada permukaan belakang di mana beberapa fungsi terletak berdekatan. Kualiti pemotongan laser dan penggoresan menentukan berapa banyak permukaan itu terdegradasi sebelum sebarang sentuhan terbentuk. Kami Mesin pemotongan laser sel BC SC-20P ditentukan sekitar langkah ini. |
| Pematerian pada satu muka | Dalam IBC, TBC dan HBC semua interkoneksi mendarat pada satu permukaan bersebelahan struktur kekutuban bertentangan, jadi toleransi penempatan dan kawalan terma lebih penting berbanding sel konvensional. |
| Kedalaman pemeriksaan | Kecacatan sempadan kekutuban atau sentuhan tiada tanda optik yang boleh dipercayai. Ujian EL dan IV mengikut barkod modul adalah yang menukar kerosakan terpendam kepada yang dikesan, seperti yang dibincangkan dalam Ujian EL: persediaan dalam talian vs luar talian. |
| Bajet langkah proses | Kerja IBC kos rendah wujud kerana bilangan langkah menentukan kos. Peralatan yang menggabungkan stesen atau menghapuskan langkah litografi mengubah ekonomi lebih daripada keuntungan kecekapan marginal. |
Ini juga sebab laluan-laluan itu tidak bersaing untuk kilang yang sama. TBC mewarisi kematangan proses TOPCon dan sesuai untuk pengeluar yang sudah menjalankan talian poli-Si. HBC sesuai untuk mereka yang mempunyai keupayaan heterojunction. HIBC ialah falsafah reka bentuk mengikut wilayah dan bukan konfigurasi talian yang boleh dibeli hari ini. Dan IBC kerumitan rendah menyasarkan pengeluar yang mahukan back contact tanpa membina aliran berasaskan litografi. Pilihan itu adalah fungsi kepada apa yang anda sudah jalankan.
Soalan Lazim
Apakah perbezaan antara IBC, TBC dan HBC?
Ketiga-tiganya ialah struktur back-contact, bermakna kedua-dua kekutuban berada di belakang dan bahagian hadapan tidak membawa grid logam. Ia berbeza dalam cara sentuhan terbentuk. IBC ialah seni bina asas. TBC membentuk sentuhan belakangnya menggunakan sentuhan pasivasi SiOx/poli-Si TOPCon. HBC membentuknya menggunakan sentuhan heterojunction silikon yang diperbuat daripada silikon amorfus intrinsik dan terdop.
Apakah HIBC?
Hybrid interdigitated back contact. Daripada menggunakan satu teknologi sentuhan pada seluruh bahagian belakang, HIBC memberikan jenis sentuhan berbeza kepada kawasan belakang berbeza mengikut keperluan setiap kawasan, menggabungkan sentuhan terowong polisilikon suhu tinggi dengan sentuhan heterojunction suhu rendah dan menggunakan pemprosesan laser untuk meningkatkan sentuhan jenis p secara setempat. Keputusan Nature 2025 ialah kecekapan 27.81 peratus pada faktor isian 87.55 peratus.
Mengapa sempadan kekutuban menjadi masalah?
Kerana kedua-dua kekutuban terletak bersebelahan pada permukaan yang sama. Di mana kawasan selektif elektron bertemu kawasan selektif lubang, penggabungan semula pada sempadan itu bertindak sebagai laluan kehilangan tambahan dan mengurangkan faktor isian. Ia adalah akibat langsung daripada memasukkan kedua-dua sentuhan pada satu muka, dan itulah sebabnya pengoptimuman HBC tidak boleh berhenti pada heterojunction itu sendiri.
Berapa banyak perak yang digunakan oleh sel BC?
Cukup banyak sehingga reka bentuk grid dianggap sebagai masalah kecekapan berbanding penggunaan dan bukan semata-mata elektrik. Kajian grid TBC terkini mengoptimumkan lebar jari, jarak jari, busbar dan dimensi pad bersama penggunaan pes perak, dan susun atur sifar busbar dinilai secara khusus kerana ia mengalihkan pertukaran itu dan bukan sekadar bergerak di sepanjangnya.
Bolehkah IBC dihasilkan tanpa litografi?
Ya, dan ia adalah arah penyelidikan yang aktif. Kajian 2026 menunjukkan laluan IBC yang dicetak skrin sepenuhnya, tanpa litografi dan tanpa laser menggunakan penghalang resapan SiNx bercorak untuk resapan boron dan fosforus terpilih, dibina atas peralatan industri matang dan mencapai kecekapan tahap 19 peratus. Tujuan kerja ini ialah penyederhanaan proses dan bukan kecekapan rekod.
Laluan mana yang patut dirancang oleh kilang baharu?
Mulakan daripada asas proses yang anda sudah ada dan bukan daripada kecekapan tertinggi yang diterbitkan. TBC ialah langkah terpendek untuk pengeluar yang menjalankan talian poli-Si TOPCon, kerana ia menggunakan semula susunan pasivasi itu. HBC memerlukan keupayaan heterojunction. IBC kerumitan rendah sesuai untuk pengeluar yang mahukan back contact tanpa aliran berasaskan litografi. Kedudukan kecekapan yang diterbitkan dan kos kemasukan praktikal adalah susunan yang berbeza.
Pemikiran Akhir
Lima laluan itu paling baik difahami sebagai satu urutan penyelesaian masalah yang berterusan dan bukan lima produk yang bersaing. TOPCon menyelesaikan penggabungan semula sentuhan dan membiarkan peneduhan hadapan kekal. IBC menghapuskan logam hadapan dan memindahkan kesukaran ke belakang. TBC dan HBC masing-masing membekalkan sistem sentuhan berbeza untuk bahagian belakang itu. HIBC berhenti menganggap bahagian belakang sebagai satu permukaan dan mengkonfigurasinya wilayah demi wilayah. Apa yang kini dikongsi oleh kesemuanya ialah hadnya bukan lagi gambar rajah struktur: ia adalah ekonomi logam, kualiti tepi dan sempadan, bilangan langkah proses dan keupayaan mengekalkan beberapa proses berganding stabil serentak. Jika anda merancang talian format BC atau TOPCon, beritahu kami format sel, skema sentuhan dan format modul yang anda sasarkan, dan kami akan teliti konfigurasi pemotongan, pengikatan dan pemeriksaan yang sesuai dengannya.
