Cara Pes Perak "Menggigit" Poli-Si pada Bahagian Belakang TOPCon

Pengenalan

Kali terakhir kita bercakap tentang pes perak bahagian hadapan. Tujuannya di sana ialah "bakar melaluinya." Mengapa satu proses laser boleh memaksa keseluruhan pes perak bahagian hadapan diganti?

Bahagian belakang adalah sebaliknya.

Perak masih perlu masuk. Tetapi sebaik sahaja ia masuk, ia perlu berhenti serta-merta.

Kerana di hadapan, jika perak tidak terbakar masuk, rintangan sentuhan tidak akan turun. Di belakang, jika perak terbakar terlalu dalam, ia menembusi terus bahagian paling berharga TOPCon — sentuhan pempasifan.

Jadi metalisasi bahagian hadapan adalah tentang "cara masuk." Metalisasi bahagian belakang adalah tentang "cara berhenti setelah masuk."

Artikel ini menguraikan bahagian belakang sepenuhnya: mengapa perak "menggigit" pol-Si, apa yang berlaku selepas itu, dan bagaimana reka bentuk pol-Si dua lapisan terkini membina jalan untuk perak yang berkata "berhenti apabila tiba."

Lihat Susun Atur Bahagian Belakang Dahulu

Bagaimana rupa susunan belakang sebenarnya

Dari luar ke dalam, bahagian belakang TOPCon disusun kira-kira seperti ini: lapisan pelindung SiNx, (sesetengah pengeluar menjalankan ALD dua sisi dan menambah lapisan AlOx di belakang juga), pol-Si, oksida terowong, dan di bawahnya terletak substrat silikon jenis-n.

Perbezaan terbesar dari bahagian hadapan ialah lapisan bawah itu — oksida terowong, hanya kira-kira 1–1.5 nm tebal. Ia adalah talian hayat keseluruhan pempasifan bahagian belakang. Keseluruhan nilai pempasifan pol-Si bergantung pada filem ini kekal utuh.

Sempadan kerja pes perak belakang juga berbeza dari hadapan. Membakar melalui lapisan pelindung SiNx tidak boleh dielakkan — itu tiket masuk, sama seperti hadapan. Tetapi sasaran sentuhannya terletak di dalam pol-Si. Pol-Si didopkan dengan berat, ia adalah lapisan konduktif dengan sendirinya. Sebaik sahaja perak mencapai pol-Si dan membentuk sentuhan, tugas selesai.

Kemudian ia perlu berhenti.

Jika perak terus turun, melalui oksida terowong dan ke dalam substrat silikon — sentuhan pasif mati serta-merta. Pusat penggabungan semula muncul di seluruh antara muka, Voc menurun, dan asas sel ini rosak.

Nota sampingan barisan pengeluaran: lapisan AlOx belakang itu masih pilihan sekarang, dan ramai pengeluar melangkaunya. Tetapi apabila jari polisilikon belakang dan struktur setempat lain berkembang, permintaan pasif di kawasan bukan logam akan terus meningkat, dan lapisan pasif dielektrik seperti AlOx jelas akan menjadi lebih penting. Jadi lapisan filem yang kelihatan 'pilihan' hari ini mungkin sebenarnya menempah antara muka untuk struktur polisilikon setempat generasi akan datang. Baca evolusi itu, dan anda akan melihat reka bentuk filem belakang sedang membuka jalan untuk langkah seterusnya.

Polisilikon Lapisan Tunggal — Mengapa Ia Tidak Dapat Bertahan

Pertama, bagaimana perak 'menggigit' jalannya masuk.

Bahagian hadapan telah membincangkannya: semasa pembakaran, perak larut ke dalam fasa kaca lebur dan bergerak bersama kaca. Di belakang, mekanisme yang sama terus berjalan — perbezaannya ialah pemancar hadapan mengalu-alukan pancang perak yang menusuk masuk, manakala polisilikon belakang tidak boleh bertolak ansur dengan perak yang pergi lebih dalam.

Masalah dengan polisilikon lapisan tunggal adalah struktur: ia dibina daripada butiran, dan sempadan butiran berjalan dari atas ke bawah. Sempadan butiran adalah saluran pantas utama untuk perak berhijrah ke dalam kedalaman polisilikon.

Sebaik sahaja perak berhijrah ke bawah sepanjang sempadan butiran dan sampai berhampiran oksida terowong, ia boleh mencetuskan kerosakan setempat atau membentuk laluan penembusan logam, akhirnya membawa perak ke dalam substrat silikon — dan dari saat itu, asas fizikal sentuhan pasif hilang.

Ini bukan spekulasi, ia adalah pemerhatian yang didokumenkan. Dalam kertas kerja 26.66% yang diterbitkan dalam Nature Energy oleh Institut Bahan Ningbo dan JinkoSolar, HAADF dan HR-TEM memberikan antara muka pembakaran sampel polisilikon lapisan tunggal pemeriksaan fizikal penuh: nanopartikel perak muncul bertaburan di dalam substrat silikon, dengan jejak perak mengalir dari polisilikon ke dalam substrat. Oksida terowong itu sendiri masih utuh, tetapi ia tidak menahan perak — satu penghalang tidak dapat menghentikan perak yang mencurah ke bawah sepanjang sempadan butiran.

Reka Bentuk Dua Lapisan: Tidak Menghalang Sepenuhnya, tetapi Meninggalkan Pintu

Bahagian yang tidak intuitif daripada penyelesaian kertas kerja itu: daripada menyekat perak mati, mereka membina jalan untuk perak yang berbunyi "berhenti apabila tiba."

Bahagian belakang dibuat dengan dua lapisan pol-Si, kira-kira 100 nm keseluruhan, setiap satu menjalankan tugasnya sendiri. Ini menerangkan struktur dwilapisan khusus yang digunakan dalam kertas kerja. Tidak setiap dwilapisan pol-Si mengikuti konfigurasi tetap 60/40 nm, terdop berat/terdop ringan ini.

Lapisan luar, 60 nm, terdop berat, kebanyakannya amorfus — dewan sambutan. Banyak sempadan butiran, kepekatan fosforus tinggi, perak masuk dengan bebas. Sebaik sahaja ia sampai ke kedudukan, ia membentuk sentuhan ohmik dengan pol-Si terdop berat. Ini adalah peranan "mengalir": sentuhan mesti terbentuk, arus mesti keluar.

Lapisan dalam, 40 nm, terdop ringan, sangat kristal — pintu pagar. Kehabluran tinggi, ketumpatan sempadan butiran rendah, perak tiada tempat untuk pergi setelah sampai di sini. Ini adalah lapisan struktur yang melakukan "penyekatan."

Oksida terowong — penghalang kimia terakhir. Ia bukan sahaja nipis secara fizikal. Lebih penting, ia mengubah keadaan antara muka untuk perak terus berhijrah ke arah substrat silikon dan membentuk fasa logam yang stabil. Apabila perak dihentikan berhampiran pol-Si yang sangat kristal dan antara muka SiOx, membentuk laluan penembusan logam ke bawah ke substrat menjadi lebih sukar.

Jadi "brek" sebenar tidak dilakukan oleh mana-mana lapisan tunggal sahaja. Ia adalah pol-Si sangat kristal + oksida terowong bersama-sama yang membentuk barisan pertahanan terakhir.

Perbandingan HR-TEM menjadikannya jelas: dalam sampel satu lapisan, perak menembusi ke dalam substrat sebagai titik bertaburan. Dalam sampel dwilapisan, selepas perak menembusi kebanyakan lapisan luar, ia dipaksa oleh lapisan dalam menjadi "bentuk mangkuk" — ia merebak ke sisi tetapi tidak boleh turun lagi.

Kesannya juga langsung: voltan litar terbuka tersirat meningkat daripada 752 mV kepada 757 mV. Di sebalik keuntungan 5 mV itu terdapat satu fakta teras — penembusan perak jelas ditindas, dan pasifasi dikekalkan. 5 mV ini bukan "dicipta," ia diselamatkan — voltan yang sebaliknya akan hilang.

Satu baris untuk meringkaskan reka bentuk ini: kebijaksanaan menyekat perak bukan dalam "menyumbat," tetapi dalam "melapis" — penyambut tetamu menyambut, penjaga pintu menjaga pintu. Lapisan luar mengendalikan membuat sentuhan, lapisan dalam memegang garis bawah, dan oksida terowong menyokong perhentian terakhir.

Pembayaran, Kos, dan Kedudukannya dalam Industri

Pertama pembayarannya: Voc,i +5 mV. Tiang belakang kecekapan diperakui 26.66% itu adalah struktur dwilapisan ini.

Sekarang kosnya, secara terus terang: satu deposit tambahan, satu antara muka tambahan. Kerumitan proses dan kos tambahan adalah nyata. Dan kertas itu sendiri mengakui lapisan luar tidak menghalang 100% perak — pintu terakhir itu bergantung pada gabungan polisi-Si lapisan dalam serta oksida terowong.

Pada peta industri, ini bukan kejadian sekali sahaja. TOPCon dwiwajah 26.35% diperakui JinkoSolar sebelum ini menggunakan struktur dwilapisan SiOx/poly-Si yang sama serta pengubahsuaian selektif laser pikosaat UV. Dan lebih daripada satu pasukan akademik sedang mengkaji polisi-Si dwilapisan dan tiga lapisan. Pelapisan berfungsi polisi-Si adalah arah yang dituju industri — di belakangnya adalah logik yang sama: pisahkan dua tugas "sentuhan" dan "pasif" daripada satu filem, dan serahkan setiap satu kepada lapisannya sendiri.

Perlu membezakan di sini: walaupun dengan polisi-Si dwilapisan yang sama, dua rekod terkini menggunakannya secara berbeza. Dalam kertas Jinko 26.35% (Universiti Yangzhou + Jinko, EES), struktur dwilapisan digabungkan dengan pengubahsuaian laser pikosaat UV dan etsa basah untuk menipiskan polisi-Si luar secara selektif di kawasan belakang yang tidak dimetalisasi — matlamatnya adalah untuk mengurangkan penyerapan parasit dan meningkatkan dwiwajah. Itu adalah "masalah optik." Kertas Ningbo 26.66% menyasarkan struktur dwilapisan untuk menyekat perak dan mengekalkan pasif. Itu adalah "masalah elektrik." Polisi-Si dwilapisan seperti platform — pasukan yang berbeza menyelesaikan masalah yang berbeza di atasnya, tetapi arahnya sama: biarkan setiap lapisan melakukan satu perkara sahaja. Dalam senarai pasukan Ye Jichun sendiri tentang tuas kecekapan peringkat seterusnya untuk TOPCon, struktur polisi-Si dwilapisan dan polisilikon setempat (poly finger) berada di hadapan — kertas ini Nature Energy baru sahaja menjadikan item pertama dalam senarai itu sebagai rekod.

Masih perlu menyimbah air sejuk: rekod-rekod ini semua dibuat pada peralatan makmal, kertas-kertas itu sendiri mengatakannya. Dari makmal ke barisan pengeluaran besar-besaran, hasil, masa kitaran, kos — setiap pintu perlu dilalui semula.

Satu Jadual untuk Menjelaskannya

Tiga Garis Panduan untuk Dibawa Balik ke Pasukan Barisan

Pertama, penyakit bahagian belakang dan penyakit bahagian hadapan muncul pada dua parameter yang berbeza. Apabila bahagian hadapan bermasalah, ia biasanya muncul dalam FF (rintangan sentuhan). Apabila bahagian belakang bermasalah, ia biasanya muncul dalam Voc (pasifasi tertembus). Apabila anda mengejar anomali Voc, selain memeriksa proses pasifasi, suhu pembakaran dan struktur pol-Si juga perlu disenaraikan.

Kedua, sejauh mana perak bergerak ditentukan oleh struktur. Pembakaran hanya mengawal pendikit. Seberapa dalam perak masuk — huluan ialah reka bentuk struktur pol-Si: satu atau dua lapisan, kehabluran tinggi atau rendah, kecerunan kepekatan doping. Tetingkap pembakaran hanya mengawal kelajuan di landasan itu. Jika struktur tidak menyediakan barisan pertahanan, tiada jumlah pelarasan pembakaran halus akan menyelamatkannya.

Ketiga, pelapisan adalah trend. Perhatikan timbunan sokongan dengan teliti. Pelapisan fungsi pol-Si, jari pol-Si belakang, AlOx yang berubah daripada pilihan kepada wajib — evolusi ini semua saling berkaitan. Apabila anda merancang proses, jangan hanya melihat satu langkah, lihat arah evolusi struktur.

Jadi tuas kecekapan sebenar dalam metalisasi TOPCon bukanlah membakar perak "lebih kuat," tetapi mengetahui di mana perak sepatutnya berakhir.

Bahagian hadapan: biarkan ia masuk dengan tepat. Bahagian belakang: biarkan ia berhenti dengan tepat.

Dan langkah seterusnya ke hadapan ialah menjadikan perak itu sendiri semakin kurang.

Pandangan Ooitech

Bahagian yang selalu menggigit kami di lantai kilang ialah masalah Voc jarang berpunca daripada satu kawalan tunggal. Voc belakang yang tidak pulih tidak kira bagaimana anda menala tetingkap pembakaran biasanya cerita struktur, bukan cerita pes — dan polisi-Si dwilapisan pada dasarnya adalah pengakuan industri terhadap perkara itu. Perlu diingat nombor-nombor ini masih datang daripada alat makmal, jadi lonjakan ke barisan sebenar adalah di mana hasil dan masa kitaran bercakap. Jika anda suka pembongkaran peringkat sel seperti ini, saluran YouTube di www.youtube.com/ooitech mempunyai lebih banyak kandungan dari dalam barisan modul sebenar.