Pertempuran Terakhir Bahagian Belakang BC-TOPCon: Kekalkan SiOx Bawah Beku, Zonkan Lapisan Tengah dengan AlOx/SiOx
Jadual Kandungan
Pengenalan Produk
"Zhang Tua, kertas 26.34% depan-n-finger plus belakang-p sentuhan penuh dua lapisan — langkah seterusnya ialah menjadikan belakang-p berbentuk finger juga, dan itulah BC sebenar. Tetapi di bawah p-finger, lapisan SiOx tengah itu: adakah kita kekalkan SiOx tulen dari 26.66, atau tukar kepada AlOx/SiOx untuk meminjam kesan medan?" Soalan itu timbul pagi ini, sejurus selepas saya hantar kertas 26.34% ke dalam kumpulan chat barisan pengeluaran, dan pasukan projek BC mula mengejarnya.
Dalam BC-TOPCon sebenar, SiOx bawah — yang menumbuhkan lubang pasivasi — tidak boleh disentuh. Tetapi lapisan "SiOx tengah", yang fungsi asalnya adalah untuk menyekat Ag dan menipiskan lapisan henti, boleh dimainkan mengikut zon sebaik p-finger disetempatkan. Kawasan bukan sentuhan pergi ke AlOx/SiOx untuk meminjam kesan medan. Kawasan sentuhan, tepat di bawah pes, kekalkan SiOx tulen untuk menghentikan resapan B daripada meletup. Pertukaran tunggal itu ialah bahagian terbesar yang boleh anda makan di bahagian belakang dalam lompatan mutlak 1.3% dari 26.34% ke 27.6%+.
Parameter Teknikal
Pertama, dua penanda aras BC 27%+ di atas meja
Zheng, Z. et al. Memaksimumkan pengekstrakan pembawa dalam sel solar silikon back-contact hibrid. Nature (2026). https://doi.org/10.1038/s41586-026- (Universiti Teknologi Beijing + Golden Stone Energy, diperakui 27.62%)
LONGi HIBC, 28.13%, ISFH CalTeC Apr 2026 (LONGi HIBC 2.0, laluan HPBC, rekod baharu). Dibina atas HIBC 1.0 (Wang G. et al., Nature 647, 369–374, 2025, DOI:10.1038/s41586-025-09681-w, 27.81%) diulang dengan iPET + LIC; kertas belum diterbitkan, pensijilan di laman rasmi LONGi.
| Metrik | JinKo 26.66% (n-TOPCon dwimuka) | BJUT + Golden Stone 27.62% (HBC) | LONGi HIBC 28.13% |
|---|---|---|---|
| Struktur | Boron depan + belakang n-TOPCon sentuhan penuh dua lapisan | Depan a-SiOx + belakang p/n interdigitated (HBC) | Depan HJT-P + belakang TOPCon-N finger (HIBC) |
| Voc (mV) | 744.6 | 740 | — |
| Jsc (mA/cm²) | ~41.2 anggaran | 42.54 | — |
| FF (%) | 85.57 | 87.73 | — |
| Langkah utama | SiOx/poli dua lapisan + penyekat Ag | Pasifasi hadapan a-Si terdop-B berperingkat + a-SiOx terdop-O | Pasifasi hibrid dwikutub (P-side a-Si:H + N-side poli) |
Perhatikan FF 87.73%. 26.66% hanya mencapai 85.57%. Jurang FF mutlak 2% itu bukan sesuatu yang boleh ditampung oleh "lapisan dua belakang" sahaja. Ia datang daripada pengoptimuman geometri jari belakang, teduhan tanpa grid permukaan hadapan, dan menolak rekombinasi sentuhan ke tahap 400-500 fA/cm² (lebih di bawah).
Kelebihan Teknikal
Bagaimana SiOx/poli dua lapisan berubah apabila jari-p disetempatkan
Kedua-dua "lapisan dua" 26.66% dan 26.34% adalah belakang sentuhan penuh — poli menutup seluruh permukaan belakang, SiOx tengah berjalan sebagai satu helaian berterusan. Sebaik BC sebenar menjadikan kedua-dua belakang-n dan belakang-p berbentuk jari, timbunan itu berubah daripada "selimut" kepada "saling berjari," dan kedua-dua logik itu perlu dibahagikan semula.
SiOx bawah (~1.x nm, tapak terowong) — tidak pernah bergerak.
Ini adalah kawasan asal kertas pasifasi lubang jarum Das Solar. Ia menumbuhkan lubang jarum kelas 10¹² cm⁻² yang mengandungi oksigen, dan menolak J₀ ke 2-4 fA/cm² bergantung padanya.
Dalam BC, SiOx bawah di bawah jari-p menghadapi poli terdop-B, bukan P. B duduk dengan Dit lebih tinggi pada antara muka Si/SiO₂, dan pengasingan B merosakkan stoikiometri SiOx. Jadi SiOx bawah sisi jari-p sebenarnya mahu lebih tebal sedikit daripada sisi jari-n (+0.2-0.3 nm), dengan pra-penyepuhlindapan 1050°C untuk mengaktifkan B dan menarik kehabluran ke 98% (garis asas yang diberikan oleh kertas 26.34%).
SiOx tengah (asalnya 1.5 nm, tapak penyekat Ag) — dalam BC, bahan boleh dizonkan.
Ini adalah pemboleh ubah teras. Tengah dalam 26.66/26.34 ialah SiO₂ terma tulen, fungsi tunggal (sekat Ag + nipiskan lapisan henti). Di bawah struktur BC saling berjari, kawasan jari-p menghadapi dua titik sakit baharu yang tidak pernah dihadapi oleh sentuhan penuh.
Titik sakit A: Sisi p-TOPCon secara semula jadi lemah pada kesan medan. Caj tetap daripada B pada antara muka Si/SiO₂ adalah positif (bertentangan dengan sisi n+). SiOx tulen tidak memberikan pasifasi kesan medan sisi-p, jadi anda perlu meminjam caj negatif daripada timbunan AlOx luar.
Titik sakit B: Penggabungan semula sentuhan logam J₀,metal di bawah jari-p adalah siling kecekapan BC. BC tanpa perak hari ini berada pada sentuhan-Al J₀,metal ~2400-2500 fA/cm², sepadan dengan kecekapan ~25.9%. Untuk mencapai tahap sistem Ag 26.8%, anda perlu menekan J₀,metal di bawah 400-500 fA/cm².
Lapisan tengah SiOx tulen tidak dapat mengendalikan A. Menukar keseluruhan kepada AlOx/SiOx memijak periuk api lain.
AlOx/SiOx sebagai lapisan terowong adalah perangkap, tetapi sebagai lapisan tengah ia mungkin manisan
Dua senario bercampur dalam literatur dan mesti dipisahkan.
Senario 1: AlOx menggantikan terus SiOx bawah sebagai lapisan terowong. Kerja Kaur (Solar Energy Materials 2021) adalah kisah amaran di sini:
AlOx dan lapisan ganda AlOx/SiOx sebagai lapisan terowong pasif lebih buruk daripada SiOx tulen.
Mekanisme: AlOx/SiOx dengan ketara meningkatkan resapan B dan menekan resapan P. B terkumpul dalam "takungan" di kawasan AlOx kemudian menolak ke dalam c-Si — letupan ganda penggabungan semula Auger serta kecacatan pasangan B-O.
Selain itu, Al meresap dari AlOx ke dalam c-Si membentuk tahap dalam, jadi penggabungan semula SRH juga meningkat.
Jadi SiOx bawah sama sekali tidak boleh ditukar dengan AlOx — itulah sebab asas garis dasar 26.66/26.34 tidak bergerak, dan itulah sebabnya LONGi HIBC menjalankan "sisi-P dengan a-Si:H (logik HJT), sisi-N dengan poli (logik TOPCon)." Sisi-P hanya mengelak persediaan SiOx/poli dan mengikut laluan amorfus + hidrogen HJT untuk mengelak perangkap B-SiOx.
Senario 2: AlOx/SiOx berada dalam kedudukan "tengah" (tiada terowong, hanya kesan medan + sekatan Ag). Ini adalah permainan khusus BC:
SiOx bawah (1.x nm) kekal SiO₂ terma tulen, menumbuhkan lubang pin pasif.
Di atas poli dalam (p+, kehabluran tinggi), di bawah poli luar (p++, didop berat untuk metalisasi) terletak SiOx tengah tulen (1-1.5 nm).
Di kawasan bukan sentuhan (antara jari, dan dalam jari jauh dari pes), tengah bertukar kepada timbunan AlOx ultra-nipis (2-4 nm) / SiOx (1 nm). Cas tetap negatif AlOx ~10¹²-10¹³ cm⁻² memberikan kesan medan pada jari-p dan menekan Dit sisi-p-TOPCon.
Di kawasan sentuhan (di bawah bukaan pes), tengah mengekalkan SiOx tulen — untuk mengelakkan AlOx daripada membiarkan resapan B meletup semasa pembakaran (pes Ag dibakar pada 700-800°C, dan AlOx menjadi tidak stabil melebihi 550°C apabila Si-H terurai).
Belum ada data keratan rentas BC awam pada "zoned middle" ini, tetapi rantaian logiknya kukuh. a-SiOx:H/AlOx:H pada 6nm/12nm pada pasif permukaan hadapan jenis-n sudah mencapai τeff 5.1 ms tanpa anil, yang menunjukkan AlOx tidak menyentuh c-Si secara langsung (dengan a-SiOx atau SiOx di antaranya) membolehkan kesan medan dan pasif kimia bekerjasama. Kawasan bukan sentuhan jari-p BC adalah tepat kes itu: SiOx bawah memisahkan c-Si, AlOx/SiOx tengah memisahkan poli dalam, AlOx tidak pernah menyentuh c-Si, dan laluan resapan B disekat oleh dua penghalang, SiOx bawah serta poli dalam — jauh lebih selamat daripada AlOx sebagai lapisan terowong langsung.
Aplikasi Produk
Tiga langkah sokongan untuk penyetempatan jari-p (kenaikan 26.34 ke 27.6)
| Langkah | Garis asas 26.34% | Kenaikan penyetempatan jari-p BC | Kesesakan ditangani |
|---|---|---|---|
| SiOx bawah | Sentuhan penuh 1.8 nm (sisi p-TOPCon) | 1.8→2.0 nm di bawah jari-p (anti-penyepitan B), 1.3-1.5 nm di bawah jari-n | Segregasi B merosakkan SiOx |
| SiOx tengah | SiOx tulen 1 nm (in-situ) | Zon: bukan sentuhan AlOx(3nm)/SiOx(1nm), sentuhan SiOx tulen 1 nm | Kesan medan sisi-p lemah |
| Poli luar | 90 nm p++, pes logam alkali | Pembukaan LCO laser di bawah jari-p, hanya membuka AlOx/SiNx tanpa merosakkan poli/SiOx (iVoc disahkan stabil) | J₀,logam 2400→400 |
| Anil | Pra-anil 1050°C, kehabluran 98% | Sama, tetapi tetingkap anil bersama jari-p/n mesti berkompromi — sisi-P 880-920, sisi-B 1050, pecah pada ~950-980°C anil panjang | Konflik belanjawan terma |
| Metalisasi | Pes Ag logam alkali (4wt% Na₂O/K₂O) | Sentuhan Al tanpa perak atau pes campuran Ag-Al, jari-p pembakaran 700°C J₀,logam ~2400, jari-n ~2500 keadaan sama | Tanpa perak + tekan J₀,logam ke 400 |
Data BC tanpa perak itu penting: selepas LCO (laser contact opening) iVoc hampir tidak menurun dan Raman tidak menunjukkan isyarat amorfus, membuktikan "buka tingkap tanpa memecahkan pasivasi poly/SiOx" boleh dilakukan — itu asas proses untuk "kekalkan SiOx tulen di tengah kawasan sentuhan + tingkap pes LCO" di bawah jari-p BC. Tetapi J₀,metal 2400 fA/cm² hanya memetakan kepada kecekapan 25.9%. Jurang mutlak 0.9% kepada sistem Ag 26.8% itu dimakan sepenuhnya oleh penggabungan semula sentuhan. Halangan lompatan seterusnya bukan lapisan pasivasi, ia metalisasi.
Jadi apa yang bahagian belakang benar-benar perjuangkan dalam lompatan terakhir ke 27%?
Susun keempat-empat generasi — Das 25.4 → JinKo 26.66 → JinKo 26.34 → Golden Stone 27.62 / LONGi 28.13:
Generasi 25.4%: bahagian belakang memperjuangkan "personaliti lubang jarum" SiOx bawah (pasivasi vs penggabungan semula), pengoksidaan dua langkah LPCVD menumbuhkan lubang jarum pasivasi kelas 10¹².
Generasi 26.66%: bahagian belakang memperjuangkan SiOx/poly dua lapisan + blok Ag SiOx tengah + penipisan laser, menyelesaikan degradasi metalisasi dan penyerapan parasit.
Generasi 26.34%: p-TOPCon belakang sentuhan penuh dua lapisan + pes logam alkali + pra-anil 1050°C, menggerogoti segregasi B sisi-p dan metalisasi.
Generasi 27.6%+ (BC): p/n belakang interdigitated, SiOx bawah ditala mengikut kekutuban (p-side 2.0 / n-side 1.3) + tengah berzon (AlOx/SiOx bukan sentuhan untuk kesan medan, SiOx tulen sentuhan) + pembukaan LCO tanpa menjejaskan pasivasi + metalisasi tanpa perak/Ag rendah menekan J₀,metal ke 400.
Satu panggilan berlawanan dengan intuisi: di atas 27%, dalam "gabungan kesan medan + dua lapisan" bahagian belakang, AlOx tidak boleh masuk di bawah (tapak terowong meletupkan resapan B), hanya di kawasan tengah bukan sentuhan. Itu perbezaan terbesar dari era PERC "AlOx terus pada c-Si untuk meminjam cas negatif." Struktur BC kebetulan memberi ruang untuk "tengah berzon" (geometri interdigitated membawa pengezonan sendiri). TOPCon sentuhan penuh langsung tidak boleh main ini. Itu juga menjelaskan mengapa 26.66/26.34 tidak pernah letak AlOx di tengah — mereka sentuhan penuh, tengah perlu berganda sebagai lapisan henti + blok Ag, dan SiOx tulen lebih selamat.
Apa yang barisan perintis BC boleh cuba dahulu
Gerakkan SiOx bawah jari-p dari 1.5 ke 1.8-2.0 nm — tambah 30-50% masa O₂ LPCVD 620°C, lihat dahulu profil ECV segregasi B.
Jalankan sampel tengah "dua pilihan": Kumpulan A SiOx tulen 1.5 nm (garis dasar 26.66), Kumpulan B ALD AlOx 3nm / SiOx 1nm bukan sentuhan plus SiOx tulen sentuhan 1.5 nm (pastikan penjajaran tingkap LCO betul).
Laraskan laser LCO untuk menampung AlOx — AlOx lebih sensitif kepada 355 nm daripada SiOx, jadi resipi foton UV-dalam 4.8 eV "buka hanya SiNx/AlOx tanpa mencederakan poly/SiOx" perlu dikalibrasi semula untuk dos sisi-B dan sisi-N secara berasingan.
Tukar metalisasi kepada pes campuran Ag-Al atau Al penuh, kunci pembakaran pada 700°C — garis dasar n/p J₀,metal 2400-2500 memerlukan frit kaca + atmosfera pembakaran + ketumpatan corak sentuhan ditala bersama untuk mencapai 400-500.
Soalan terbuka untuk kru metalisasi BC
Kebolehlaksanaan pembuatan "zon tengah" di bawah jari-p — adakah ALD AlOx hanya pada kawasan bukan sentuhan memerlukan topeng, atau anda mendepositkan seluruh muka dan biarkan LCO menyapu AlOx kawasan sentuhan? Yang pertama menambah langkah topeng (BC sudah cukup kompleks), yang kedua berisiko laser LCO menyapu susunan AlOx/SiOx dan mencederakan lubang kecil pasivasi SiOx bawah (hanya menyapu AlOx/SiNx disahkan tidak merosakkan poly/SiOx; susunan AlOx/SiOx tidak disahkan).
Juga, 27.62% Golden Stone menggunakan "pasivasi depan B-doped a-Si + O-doped a-SiOx berperingkat," dengan sisi-P pada logik HJT bukan TOPCon. Adakah HIBC (sisi-P HJT + sisi-N TOPCon) mencapai 28% lebih awal daripada BC TOPCon penuh (kedua-dua jari-p dan jari-n poly/SiOx)? Garis 28.13% LONGi nampaknya HIBC menang, tetapi kesederhanaan peranti BC TOPCon penuh (poly pada kedua-dua sisi N dan P, anil dikongsi) mungkin menang semula pada kos jangka panjang. Kedua-dua sub-laluan BC ini akan bertembung seterusnya atas pertukaran "siling pasivasi vs kerumitan proses".
Empat kertas berturut-turut (Das 25.4 → JinKo 26.66 → JinKo 26.34 → Golden Stone 27.62 / LONGi 28.13), dan logik belakang tiga generasi TOPCon dari 25%→26%→27%+ lengkap: lubang kecil pasivasi → blok Ag dua lapisan + penipisan → interdigitasi BC + zon tengah + gabungan kesan medan.
Pandangan Ooitech
Idea zon tengah itu bijak, tetapi sejujurnya perjuangan yang lebih sukar berlaku di barisan pengeluaran, bukan di papan lukisan. Menolak J₀,metal dari 2400 turun ke arah 400 bermakna dos laser LCO anda, frit pes, dan profil pembakaran perlu mengekalkan toleransi merentasi setiap jari, wafer demi wafer — dan itu masalah kebolehulangan barisan modul sama seperti fizik sel. Sama ada industri mendarat pada BC TOPCon penuh atau HIBC dahulu, tetingkap proses mengecil sama ada, jadi metrologi dan kawalan haba pada susunan belakang menjadi penjaga pintu sebenar. Mereka yang membina atau menaik taraf barisan pengeluaran modul boleh mempelajari banyak pertukaran pembakaran dan laminasi ini di saluran YouTube Ooitech di www.youtube.com/ooitech.
