Higit sa 26.3% Efficiency: Ano ang Natitira sa Likod?
Talaan ng Nilalaman
Mabilis na sagot: Sa itaas ng 26.3% cell efficiency, ang harap ng isang TOPCon cell ay malapit nang ma-optimize at ang natitirang headroom ay nasa likuran. Iyan ang nagtutulak sa paglipat patungo sa full-area p-type rear contacts at lokal na poly-silicon fingers, na nagbabago kung paano nangongolekta ng kuryente ang likuran at kung gaano karaming area ang ibinibigay sa passivation kumpara sa contact. Ang mga sinusukat na istruktura ay may kasamang rear stack na may mga layer na humigit-kumulang 1 nm, 1.5 nm, 36 nm at 90 nm, isang full-area contact at isang rear process step na malapit sa 650 °C, na may open-circuit voltages na iniulat sa 1.961 V para sa mga device na tinalakay. Ang bawat isa sa mga dimensyong iyon ay nagpapalitan ng contact resistance laban sa recombination, at ang optimum ay gumagalaw habang bumubuti ang harap. Sa isang linya, nangangahulugan ito na ang rear recipe ay nagiging isang live na variable sa halip na isang fixed na bahagi ng proseso.
PV Module Manufacturing · ni Jerry, Ooitech
Sa Itaas ng 26.3% Efficiency, Ano ang Natitira Pang I-optimize sa Likuran?
“Lao Zhang, ang 26.66% cell ay gumamit ng full p-type TOPCon rear structure. Sa 26.34% na papel, ang harap ay binago sa localized n-TOPCon fingers, habang ang likuran ay naging full-area p-TOPCon contact. Pareho pa rin ba ang double-layer na SiOx/poly-Si stack?”
Iyon ang follow-up na tanong mula sa aming process team pagkatapos naming tapusin ang pagtalakay sa 26.66% cell kahapon.
Ang pangunahing rear double-layer na arkitektura ay halos kinopya mula sa 26.66% na disenyo, ngunit ang p-TOPCon side ay nagpapakilala ng tatlong adjustment knobs na hindi ginalaw ng 26.66% cell. Ang front-side strategy ay ganap ding naiiba. Lumalayo ito mula sa 430 Ω/□ high-resistance boron emitter at patungo sa localized n-TOPCon fingers. Ito ay dalawang magkaibang paraan sa pagbabawas ng recombination.
Ang 26.34% na papel ni Gao K. et al. ay maaaring tingnan bilang back-junction sister study ng 26.66% na gawain. Ang pagbabasa ng dalawa nang magkasama ay nagbibigay ng mas malinaw na larawan kung ano ang maaaring kailanganin upang malapitan ang 27% efficiency.
Gao, K. et al. “Bifacial tunnel oxide passivating contacts for silicon and perovskite/silicon tandem solar cells with improved efficiency.” Nature Energy (2026). DOI: 10.1038/s41560-026-02007-8
Tatlong Numero sa Likod ng 26.34% Cell
Single-junction efficiency: 26.34% sa 335.5 cm², na may Voc na 743.2 mV, FF na 85.0% at Jsc na 41.69 mA/cm².
Tandem efficiency: 32.73%, gamit ang 1.68 eV perovskite top cell. Ang tandem Voc ay umabot sa 1.961 V, habang 80% ng paunang performance ay nanatili pagkatapos ng 2,000 oras ng MPP tracking.
Structural definition: front localized n-TOPCon fingers sa isang back-junction layout, na pinagsama sa isang full-area double-layer p-TOPCon rear contact. Ito ay mahalagang mirror inversion ng conventional TOPCon, na karaniwang gumagamit ng front boron emitter at rear n-TOPCon contact.
Rear Double-Layer Contact: Parehong Skeleton, ngunit Tatlong Magkaibang Process Knobs
Ang 26.66% rear contact ay gumagamit ng SiOx / lightly doped n+ poly-Si / SiOx / heavily doped n+ poly-Si, na may phosphorus bilang dopant.
Ang 26.34% rear contact ay gumagamit ng SiOx / p+ poly-Si sa 36 nm / SiOx / p+ poly-Si sa 90 nm, na may boron doping.
Ang parehong istruktura ay sumusunod sa parehong pangunahing pagkakasunod-sunod: bottom SiOx, inner poly-Si, intermediate SiOx at outer poly-Si. Ang p-TOPCon version, gayunpaman, ay kailangang harapin ang isang matagal nang problema.
Ang p-TOPCon ay palaging nahaharap sa isang passivation-versus-contact trade-off. Ang boron ay maaaring makabuo ng mas maraming defects sa Si/SiO₂ interface kaysa sa phosphorus, habang ang metallization ng p+ poly-Si ay mas mahirap dahil sa hole transport limitations at ang mas mahinang interaksyon sa pagitan ng conventional silver paste at p+ poly-Si.
| Comparison item | 26.66% rear contact: full-area n-TOPCon | 26.34% rear contact: full-area p-TOPCon |
|---|---|---|
| Dopant polarity | Phosphorus, n+ | Boron, p+ |
| Inner / outer poly-Si thickness | Humigit-kumulang 40 / 60 nm | 36 / 90 nm; ang mas makapal na outer layer ay nagbibigay ng mas maraming margin para sa boron diffusion at metallization |
| Intermediate SiOx | Humigit-kumulang 1.5 nm, thermally oxidized sa 620°C | Humigit-kumulang 1 nm, nabuo sa pamamagitan ng in-situ thermal oxidation sa 650°C; mas manipis dahil ang hole tunnelling ay mas mahirap na sa p+ side |
| Annealing | Tinatayang 880–920°C range sa nakaraang analysis | Pre-annealing sa 1050°C nang higit sa 30 segundo, na nakakamit ng 98% crystallinity at nagtutulak sa implied Voc sa 747 mV |
| Silver paste | Conventional paste, na ipinares sa isang outer amorphous layer upang limitahan ang Ag penetration | Alkali-metal-oxide-modified paste na may 4 wt% Na₂O/K₂O at rough silver powder, na nagpapababa ng contact resistivity sa 0.55 mΩ·cm² |
| Rear morphology | Conventional rear polishing | Planarized rear polishing dahil ang p-TOPCon ay mas sensitibo sa surface texture at nangangailangan ng mas mababang J₀ |
| Main target | Harangan ang Ag penetration habang pinapanatili ang passivation | Harangan ang Ag penetration, pigilan ang boron-related interface defects at pagbutihin ang p+ poly-Si metallization |
Ang iniulat na process data ay may kasamang in-situ rear oxidation sa 650°C, isang humigit-kumulang 1 nm intermediate SiOx layer, boron doping na 1 × 10²⁰ cm⁻³, 98% crystallinity pagkatapos ng 1050°C pre-annealing, isang implied Voc na 747 mV, at isang contact resistivity na 0.55 mΩ·cm² gamit ang alkali-metal-modified paste na may rough silver powder.
Isang detalye ang madaling makalimutan. Ang outer p+ poly-Si layer ay 90 nm ang kapal, 50% na mas makapal kaysa sa humigit-kumulang 60 nm outer layer na ginamit sa n-TOPCon side.
Hindi ito arbitraryong pagtaas. Ang boron ay may mas mababang solid solubility sa poly-Si kaysa phosphorus, kaya ang heavily doped na seksyon ay nangangailangan ng mas makapal na kapal upang mabawasan ang contact resistivity. Kasabay nito, ang 1050°C pre-annealing step ay nagtutulak sa boron papasok. Ang mas makapal na panlabas na layer ay tumutulong pigilan ang boron mula sa pagpasok at pagkasira sa ilalim na SiOx layer.
Iyon ang kabaligtaran ng n-TOPCon strategy, kung saan ang panlabas na layer ay maaaring manatiling mas manipis at mas amorphous.
Front Side: Ang 430 Ω/□ Strategy ay Pinapalitan ng Localization
Ang tanong na iniwan ng nakaraang pag-aaral ay kung ang 430 Ω/□ high-resistance boron-emitter strategy ay gagana pa rin sa isang fingered n-TOPCon front contact.
Ang sagot mula sa 26.34% cell ay malinaw: hindi ito gumagana. Ang disenyo ay lumilipat sa ibang landas.
Ang 26.66% cell ay gumagamit ng conventional boron-diffused front emitter na may sheet resistance na 430 Ω/□. Ang mga pinong metal finger na humigit-kumulang 10 μm ay nagbabayad sa mas mahinang lateral conductivity.
Ang 26.34% cell ay nag-aalis ng conventional front boron emitter at pinapalitan ito ng patterned n-TOPCon fingers na humigit-kumulang 210 μm ang lapad, na nag-iiwan ng poly-Si lamang sa ilalim ng mga metal-contact region.
Ang recombination-reduction mechanism ay nagbabago mula sa pagpapalabnaw ng dopant concentration sa pamamagitan ng mataas na sheet resistance tungo sa pagbabawas ng area na sakop ng poly-Si.
Ang texture ay unang binabago. Ang ozone at HF ay ginagamit upang bilugan ang mga dulo ng pyramid. Binabawasan nito ang mahinang passivation at silver-paste corrosion sa paligid ng matatalim na texture peak.
Isang gradient thermal field, o GTF, ang ipinapasok sa LPCVD. Ang Raman full width at half maximum ay umabot sa 8.4 cm⁻¹. Ang mas mababang halaga ay nagpapahiwatig ng mas mahusay na crystallinity. Ang gradient thermal field ay nagpapabuti sa parehong lateral at vertical temperature uniformity at nagpapataas ng crystallinity ng n+ poly-Si.
Ang phosphorus doping ay umabot sa 3.3 × 10²⁰ cm⁻³. Ito ay humigit-kumulang isang order of magnitude na mas mataas kaysa sa phosphorus concentration na ginamit sa 26.66% rear contact. Ang front n+ fingers ay dinisenyo para sa conductivity kaysa sa full-area passivation. Karamihan ng passivation work ay ginagawa ng full-area rear p-TOPCon contact.
Ang lapad ng finger ay humigit-kumulang 210 μm. Ang poly-Si ay nananatili sa ilalim ng metal, habang ang non-contact textured area ay hindi natatakpan. Ito ay lubos na nagbabawas ng front-side parasitic absorption kumpara sa full-area poly-Si contact.
Ang 430 Ω/□ approach ay nabibilang sa boron-emitter era. Sa isang fingered n-TOPCon structure, ang recombination ay kinokontrol sa pamamagitan ng localized poly-Si coverage, rounded surface texture at pinahusay na crystallinity mula sa GTF-LPCVD, sa halip na simpleng pagtaas ng sheet resistance.
Ito ay tumutulong ipaliwanag kung paano naabot ng 26.34% cell ang Voc na 743.2 mV, malapit sa 744.6 mV na iniulat para sa 26.66% cell, habang nakakamit din ang mas mataas na Jsc. Ang localized front contact ay pumutol sa parasitic absorption na mananatili sa isang full-area front poly-Si structure.
Side-by-Side Comparison ng Dalawang 26% Sister Designs
Rear Double-Layer SiOx/poly-Si Contacts
| Layer o proseso | 26.66% n-TOPCon rear | 26.34% p-TOPCon rear | Pangunahing dahilan ng pagkakaiba |
|---|---|---|---|
| Bottom SiOx | Humigit-kumulang 1.3–1.6 nm, nabuo sa O₂ sa 620°C | Humigit-kumulang 1.8 nm, nabuo in situ sa 650°C | Ang p-type side ay nangangailangan ng mas malakas na barrier laban sa boron penetration, kahit na ang hole tunnelling ay mas mahirap |
| Inner poly-Si | Humigit-kumulang 40 nm, lightly phosphorus-doped at highly crystalline | 36 nm, lightly boron-doped | Ang boron ay may mas mababang solid solubility; ang mas manipis na inner layer ay maaari pa ring sumuporta sa passivation |
| Intermediate SiOx | Humigit-kumulang 1.5 nm, nabuo sa O₂ sa 620°C | Humigit-kumulang 1 nm, nabuo in situ | Ang tunnelling ay mas demanding sa p-type side, kaya ang intermediate layer ay hindi maaaring masyadong makapal |
| Outer poly-Si | Humigit-kumulang 60 nm, heavily phosphorus-doped at pangunahing amorphous | 90 nm, heavily boron-doped | Ang p+ poly-Si metallization ay mas mahirap, na nangangailangan ng mas makapal na layer at binagong paste |
| Annealing | Humigit-kumulang 880–920°C | 1050°C pre-annealing, na umaabot sa 98% crystallinity | Ang boron ay nangangailangan ng mas mataas na activation temperature, habang ang proseso ay dapat ding kontrolin ang boron-related interface defects |
| Silver paste | Conventional paste na ipinares sa amorphous outer layer | 4 wt% alkali-metal oxide kasama ang rough silver powder | Ang metallization ng p+ poly-Si ay nananatiling isa sa mga pangunahing process bottleneck |
Front-Side Comparison
| Item | 26.66% front side | 26.34% front side |
|---|---|---|
| Structure | Full-area boron-diffused emitter | Localized n-TOPCon fingers na humigit-kumulang 210 μm ang lapad |
| Recombination-control strategy | Mataas na sheet resistance na 430 Ω/□ upang palabnawin ang doping | Binawasang poly-Si coverage na pinagsama sa rounded texture |
| Surface texture | Conventional inverted-pyramid texture | Ozone- at HF-treated rounded pyramids |
| Poly-Si deposition | Hindi applicable | GTF-LPCVD na may Raman FWHM na 8.4 cm⁻¹ |
| Dopant | Boron | Phosphorus sa 3.3 × 10²⁰ cm⁻³ |
Ano ang Sinasabi ng Dalawang Papel Tungkol sa Rear-Contact Development na Higit sa 26%
Ang pinagsamang mensahe ay medyo direkta.
Sa 25% level, ang focus ay ang pinhole behavior ng oxide layer. Sa 26% level, ang development ay lumipat tungo sa double-layer SiOx/poly-Si structures at metallization engineering. Higit sa 26.3%, ang mga ruta ay nagsisimulang maghiwalay: ang n-TOPCon rear contacts ay naghahangad ng bifacial electrical synergy, habang ang p-TOPCon rear contacts ay lumilipat tungo sa back-junction layout na may localized front fingers. Ang huli ay malapit na sa isang partial BC-TOPCon architecture.
Ang intermediate na SiOx layer na ginagamit upang harangan ang pagpasok ng pilak ay isang tampok na pinagsasaluhan ng parehong double-layer rear-contact na disenyo. Ang p-TOPCon na bahagi, gayunpaman, ay kailangang lutasin ang tatlong karagdagang problema:
Kinakailangan ang 1050°C pre-annealing step upang i-activate ang boron, pataasin ang crystallinity at pigilan ang mga problemang may kaugnayan sa boron sa interface.
Kinakailangan ang alkali-metal-oxide-modified silver paste upang tugunan ang mahirap na metallization ng p+ poly-Si.
Ang rear-side polishing at planarization ay nagiging mas kritikal dahil ang p-TOPCon ay mas sensitibo sa surface texture at sa epekto nito sa J₀.
Ang mga isyung ito ay hindi sentral sa 26.66% n-TOPCon na disenyo. Sa madaling salita, ang double-layer p-TOPCon contact ay mas mahirap gawin kaysa sa katapat nitong n-TOPCon, ngunit maaari itong mag-alok ng mas mataas na potensyal na Voc kapag nakontrol na ang proseso.
Ang double-layer rear p-TOPCon contact sa 26.34% na cell ay umabot sa isang implied Voc na 747 mV, bahagyang mas mataas kaysa sa tinatayang pangkalahatang antas ng implied Voc na tinalakay para sa 26.66% na disenyo.
Mga Parameter ng Production-Line na Maaaring Ilapat Nang Direkta
Pagbutihin ang rear polishing at planarization. Ang isang p-TOPCon production line ay hindi dapat ituring ang rear polishing bilang isang proseso na kailangan lamang na “sapat na.” Ang planarization ay may mas malakas na impluwensya sa J₀ ng double-layer p-TOPCon contact kaysa sa ginagawa nito sa n-TOPCon.
Bumuo ng intermediate na SiOx layer in situ sa humigit-kumulang 1 nm. Ang pagkopya sa 1.5 nm thermal oxide na ginamit sa 26.66% n-TOPCon na istruktura ay maaaring magpababa ng tunnelling at makasira sa FF sa p-type na bahagi.
Magpasok ng 1050°C pre-annealing step. Kung wala ang paggamot na ito, ang boron activation at 98% crystallinity ay mahirap makamit, na ginagawang malabong mangyari ang isang implied Voc na 747 mV.
Gumamit ng alkali-metal-oxide-modified silver paste. Ang iniulat na formulation ay gumagamit ng 4 wt% Na₂O/K₂O at rough silver powder. Ang contact resistivity na 0.55 mΩ·cm² ay isang mahirap na target para sa p-TOPCon na bahagi. Ang conventional paste ay maaaring maging sanhi ng series resistance na tumaas nang husto sa p+ contact.
Kontrolin ang front finger width sa humigit-kumulang 210 μm. Ang katumpakan ng laser patterning ay dapat sumabay sa mas makitid na contact geometry. Ang karagdagang pagbaba ng finger width ay maaaring muling magbawas ng parasitic absorption, ngunit ang laser damage sa double-layer stack ay kailangang muling tasahin.
Ang Susunod na Tanong para sa BC-TOPCon
Ang 26.34% na istruktura, na may front n-TOPCon fingers at isang full-area double-layer p-TOPCon rear contact, ay epektibong isang bahagyang bersyon ng BC-TOPCon.
Ang susunod na lohikal na hakbang ay ang i-localize din ang rear p-TOPCon contact, na ayusin ang rear p-type fingers at n-type fingers sa isang interdigitated pattern. Lilikha iyon ng isang tunay na BC-TOPCon na istruktura.
Nagbangon ito ng bagong tanong. Dapat bang manatiling purong SiO₂ ang intermediate na SiOx layer sa localized rear p-TOPCon contact, o dapat bang palitan ito ng nitrogen-doped SiOx na sumusunod sa isang OGO-type na ruta upang palakasin ang field passivation? Ang isa pang opsyon ay isang AlOx/SiOx stack, gamit ang field effect ng aluminum oxide kasama ng double-layer SiOx/poly-Si contact.
Hindi ginalugad ng 26.34% na pag-aaral ang isyung ito dahil ang rear p-TOPCon contact nito ay nanatiling full-area at hindi umaasa sa localized field-effect passivation. Kapag ang rear p-type contact ay naging fingered, gayunpaman, ang kombinasyon ng AlOx field-effect passivation at isang double-layer SiOx/poly-Si na istruktura ay maaaring maging isang seryosong opsyon sa susunod na hakbang.
Mayroon ding isang tanong sa prosesong may kaugnayan sa tandem. Ang bottom cell na ginamit sa 32.73% tandem ay may textured front surface. Ang mga simulation sa Figure 1 ay nagpapahiwatig na ang isang double-sided finger-TOPCon configuration ay maaaring may mas mataas na tandem potential kaysa sa isang full-area double-sided TOPCon na istruktura.
Ngunit paano dapat kontrolin ang photoluminescence uniformity sa isang textured front surface na may localized n-TOPCon fingers? Ang labis na laser energy ay maaaring lokal na magsunog o magpatag sa mga pyramid tips. Maaaring maubos nito ang bahagi ng process window na nilikha ng rounded-pyramid treatment.
Sa tatlong pag-aaral—mula sa 25.4% Das Solar cell hanggang sa 26.66% at 26.34% na mga cell—ang rear-contact logic ay dumaan sa tatlong henerasyon: oxide pinhole control, double-layer protection laban sa pagpasok ng pilak, at sa wakas double-layer p-TOPCon na pinagsama sa alkali-metal-modified metallization.
Pananaw ng Ooitech
Ang process window ang tunay na bottleneck dito. Kapag ang p-TOPCon ay lumipat mula sa isang full-area rear contact patungo sa localized BC fingers, ang contact resistivity, laser damage, boron activation at field-effect passivation ay kailangang i-optimize bilang isang coupled system. Ang isang mas manipis na intermediate na SiOx layer ay maaaring protektahan ang FF, ngunit nag-iiwan din ito ng mas maliit na margin laban sa pagpasok ng pilak at boron-driven interface damage. Ang susunod na kapaki-pakinabang na resulta ay isa na nagpapakita ng kumpletong integration window na ito sa production-size wafers, hindi lamang isang peak efficiency value.
Karagdagang pagbabasa at datos sa background
Pampublikong sangguniang materyal sa paksang ito, na inilathala ng mga organisasyong nagpapanatili ng technology roadmap at market data ng industriya:
