Higit sa 26.3% Efficiency, Ano Pa ang Dapat I-optimize sa Likuran? Ang n-Type Rear Contacts ay Naghahangad ng Bifacial Synergy, Habang ang p-Type Rear Contacts ay Lumilipat Patungo sa Bac
Talaan ng Nilalaman
Higit sa 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% paper, ang harap ay pinalitan ng localized n-TOPCon fingers, habang ang likuran ay naging full-area p-TOPCon contact. Pareho pa rin ba ang double-layer SiOx/poly-Si stack?”
Iyon ang follow-up na tanong mula sa aming process team matapos naming talakayin ang 26.66% cell kahapon.
Ang basic rear double-layer architecture ay halos kinopya mula sa 26.66% na disenyo, ngunit ang p-TOPCon side ay nagpapakilala ng tatlong adjustment knobs na hindi ginamit 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 approach sa pagbawas ng recombination.
Ang 26.34% paper 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 makamit 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
Kahusayan ng single-junction: 26.34% sa 335.5 cm², na may Voc na 743.2 mV, FF na 85.0% at Jsc na 41.69 mA/cm².
Kahusayan ng tandem: 32.73%, gamit ang 1.68 eV perovskite top cell. Ang tandem Voc ay umabot sa 1.961 V, habang 80% ng paunang pagganap ay nanatili pagkatapos ng 2,000 oras ng MPP tracking.
Kahulugan ng istruktura: front localized n-TOPCon fingers sa isang back-junction layout, na pinagsama sa 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: Ang 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.
Parehong istruktura ay sumusunod sa parehong pangunahing pagkakasunod-sunod: ilalim na SiOx, inner poly-Si, intermediate SiOx at outer poly-Si. Ang p-TOPCon na bersyon, gayunpaman, ay dapat harapin ang isang matagal nang problema.
Ang p-TOPCon ay laging nahaharap sa trade-off sa pagitan ng passivation at contact. Ang boron ay maaaring lumikha ng mas maraming depekto sa Si/SiO₂ interface kaysa sa phosphorus, habang ang metallization ng p+ poly-Si ay mas mahirap dahil sa mga limitasyon sa hole transport at mas mahinang interaksyon sa pagitan ng conventional silver paste at p+ poly-Si.
| Item ng paghahambing | 26.66% rear contact: full-area n-TOPCon | 26.34% rear contact: full-area p-TOPCon |
|---|---|---|
| Polaridad ng dopant | Phosphorus, n+ | Boron, p+ |
| Kapal ng inner / outer poly-Si | 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 mas mahirap na ang hole tunnelling sa p+ side |
| Pagsusunog (Annealing) | Tinatayang saklaw na 880–920°C sa nakaraang pagsusuri | Pre-annealing sa 1050°C nang higit sa 30 segundo, nakakamit ang 98% crystallinity at itinutulak ang implied Voc sa 747 mV |
| Silver paste | Conventional paste, na ipinares sa isang panlabas na amorphous layer upang limitahan ang pagpasok ng Ag | Alkali-metal-oxide-modified paste na may 4 wt% Na₂O/K₂O at magaspang na silver powder, binabawasan ang contact resistivity sa 0.55 mΩ·cm² |
| Morphology ng likuran | Conventional rear polishing | Planarized rear polishing dahil ang p-TOPCon ay mas sensitibo sa surface texture at nangangailangan ng mas mababang J₀ |
| Pangunahing target | Harangan ang pagpasok ng Ag habang pinapanatili ang passivation | Harangan ang pagpasok ng Ag, pigilan ang boron-related interface defects at pagbutihin ang p+ poly-Si metallization |
Ang naiulat na data ng proseso ay kinabibilangan ng 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 magaspang na silver powder.
Isang detalye ang madaling makaligtaan. Ang panlabas na p+ poly-Si layer ay 90 nm ang kapal, 50% na mas makapal kaysa sa humigit-kumulang 60 nm na panlabas na layer na ginamit sa n-TOPCon side.
Ito ay hindi basta pagtaas. Ang boron ay may mas mababang solid solubility sa poly-Si kaysa sa phosphorus, kaya ang heavily doped section ay nangangailangan ng mas maraming kapal upang mabawasan ang contact resistivity. Kasabay nito, ang 1050°C pre-annealing step ay nagtutulak ng boron papasok. Ang mas makapal na panlabas na layer ay tumutulong na pigilan ang boron na tumagos at makasira sa ilalim na SiOx layer.
Iyon ay 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 Pinalitan ng Lokalisasyon
Ang tanong na naiwan ng nakaraang pag-aaral ay kung ang 430 Ω/□ high-resistance boron-emitter strategy ay mag-aaplay pa rin sa isang fingered n-TOPCon front contact.
Ang sagot mula sa 26.34% cell ay malinaw: hindi. Ang disenyo ay lumipat sa ibang track.
Ang 26.66% cell ay gumagamit ng conventional boron-diffused front emitter na may sheet resistance na 430 Ω/□. Ang mga fine metal fingers na humigit-kumulang 10 μm ay bumabawi 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 metal-contact regions.
Ang recombination-reduction mechanism ay nagbabago mula sa pag-dilute ng dopant concentration sa pamamagitan ng mataas na sheet resistance patungo sa pagbawas ng lugar na sakop ng poly-Si.
Ang texture ay binago muna. Ang Ozone at HF ay ginagamit upang bilugan ang pyramid tips. Ito ay nagbabawas ng mahinang passivation at silver-paste corrosion sa paligid ng matatalim na texture peaks.
Ang gradient thermal field, o GTF, ay ipinakilala sa LPCVD. Ang Raman full width at half maximum ay umaabot sa 8.4 cm⁻¹. Ang mas mababang halaga ay nagpapahiwatig ng mas mahusay na crystallinity. Ang gradient thermal field ay nagpapabuti sa lateral at vertical temperature uniformity at nagpapataas ng crystallinity ng n+ poly-Si.
Ang phosphorus doping ay umaabot sa 3.3 × 10²⁰ cm⁻³. Ito ay humigit-kumulang isang order ng magnitude na mas mataas kaysa sa phosphorus concentration na ginamit sa 26.66% rear contact. Ang front n+ fingers ay dinisenyo para sa conductivity sa halip na full-area passivation. Karamihan sa passivation work ay ginagawa ng full-area rear p-TOPCon contact.
Ang finger width ay humigit-kumulang 210 μm. Ang poly-Si ay nananatili sa ilalim ng metal, habang ang non-contact textured area ay naiwang walang takip. Ito ay malaking nagbabawas ng front-side parasitic absorption kumpara sa full-area poly-Si contact.
Ang 430 Ω/□ approach ay kabilang 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 improved crystallinity mula sa GTF-LPCVD, sa halip na simpleng pagtaas ng sheet resistance.
Ito ay tumutulong na ipaliwanag kung paano ang 26.34% cell ay umaabot sa 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 nagbabawas ng parasitic absorption na mananatili sa isang full-area front poly-Si structure.
Paghahambing ng Dalawang 26% Sister Designs
Rear Double-Layer SiOx/poly-Si Contacts
| Layer o proseso | 26.66% n-TOPCon likuran | 26.34% p-TOPCon likuran | Pangunahing dahilan ng pagkakaiba |
|---|---|---|---|
| Ilalim na 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 na bahagi ay nangangailangan ng mas malakas na hadlang laban sa pagpasok ng boron, kahit na mas mahirap ang hole tunnelling |
| Panloob na poly-Si | Humigit-kumulang 40 nm, bahagyang phosphorus-doped at mataas ang crystallinity | 36 nm, bahagyang boron-doped | Ang boron ay may mas mababang solid solubility; ang mas manipis na panloob na layer ay maaari pa ring suportahan ang 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 hinihingi sa p-type na bahagi, kaya ang intermediate layer ay hindi dapat masyadong makapal |
| Panlabas na poly-Si | Humigit-kumulang 60 nm, mabigat na phosphorus-doped at pangunahing amorphous | 90 nm, mabigat na boron-doped | Ang p+ poly-Si metallization ay mas mahirap, nangangailangan ng mas makapal na layer at binagong paste |
| Pagsusunog (Annealing) | Humigit-kumulang 880–920°C | 1050°C pre-annealing, umaabot sa 98% crystallinity | Ang boron ay nangangailangan ng mas mataas na temperatura ng activation, habang ang proseso ay dapat ding kontrolin ang boron-related interface defects |
| Silver paste | Conventional paste na ipinares sa isang amorphous outer layer | 4 wt% alkali-metal oxide plus magaspang na silver powder | Ang metallization ng p+ poly-Si ay nananatiling isa sa mga pangunahing bottleneck ng proseso |
Paghahambing ng Harapan
| Item | 26.66% harapan | 26.34% harapan |
|---|---|---|
| Istraktura | Full-area boron-diffused emitter | Lokal na n-TOPCon fingers humigit-kumulang 210 μm ang lapad |
| Estratehiya sa pagkontrol ng recombination | Mataas na sheet resistance na 430 Ω/□ upang palabnawin ang doping | Pinababang poly-Si coverage na sinamahan ng rounded texture |
| Surface texture | Conventional inverted-pyramid texture | Ozone- at HF-treated rounded pyramids |
| Deposisyon ng Poly-Si | Hindi naaangkop | 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 Pag-unlad ng Rear-Contact Higit sa 26%
Ang pinagsamang mensahe ay medyo direkta.
Sa antas na 25%, ang pokus ay ang pag-uugali ng pinhole ng oxide layer. Sa antas na 26%, ang pag-unlad ay lumipat patungo 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 patungo sa isang back-junction layout na may localized front fingers. Ang huli ay malapit na sa isang partial BC-TOPCon architecture.
Ang intermediate SiOx layer na ginagamit upang harangan ang silver penetration ay isang shared feature ng parehong double-layer rear-contact designs. Ang p-TOPCon side, gayunpaman, ay dapat lutasin ang tatlong karagdagang problema:
Kailangan ang isang 1050°C pre-annealing step upang i-activate ang boron, dagdagan ang crystallinity at sugpuin ang mga problema sa interface na may kaugnayan sa boron.
Kailangan 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 ang epekto nito sa J₀.
Ang mga isyung ito ay hindi sentral sa 26.66% n-TOPCon design. Sa madaling salita, ang double-layer p-TOPCon contact ay mas mahirap gawin kaysa sa n-TOPCon counterpart nito, ngunit maaaring mag-alok ng mas mataas na Voc potential kapag kontrolado na ang proseso.
Ang double-layer rear p-TOPCon contact sa 26.34% cell ay umabot sa implied Voc na 747 mV, bahagyang mas mataas kaysa sa tinatayang overall implied Voc level na tinalakay para sa 26.66% design.
Mga Parameter ng Production-Line na Maaaring Direktang Ilapat
Pagbutihin ang rear polishing at planarization. Ang isang p-TOPCon production line ay hindi dapat ituring ang rear polishing bilang isang proseso na kailangan lang maging “sapat na.” Ang planarization ay may mas malakas na impluwensya sa J₀ ng double-layer p-TOPCon contact kaysa sa n-TOPCon.
Bumuo ng intermediate SiOx layer in situ sa humigit-kumulang 1 nm. Ang pagkopya ng 1.5 nm thermal oxide na ginamit sa 26.66% n-TOPCon structure ay maaaring mabawasan ang tunnelling at makasira sa FF sa p-type side.
Magpakilala ng isang hakbang na pre-annealing sa 1050°C. Kung wala ang paggamot na ito, mahirap makamit ang boron activation at 98% crystallinity, na ginagawang hindi malamang ang isang implied Voc na 747 mV.
Gumamit ng silver paste na binago ng alkali-metal-oxide. Ang naiulat na formulation ay gumagamit ng 4 wt% Na₂O/K₂O at magaspang na silver powder. Ang contact resistivity na 0.55 mΩ·cm² ay isang mahirap na target para sa p-TOPCon side. Ang conventional paste ay maaaring maging sanhi ng matinding pagtaas ng series resistance 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 pagbabawas pa ng finger width ay maaaring magbawas muli ng parasitic absorption, ngunit ang laser damage sa double-layer stack ay kailangang muling suriin.
Ang Susunod na Tanong para sa BC-TOPCon
Ang 26.34% na istraktura, 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 inaayos ang rear p-type fingers at n-type fingers sa isang interdigitated pattern. Iyon ay lilikha ng isang tunay na BC-TOPCon na istraktura.
Ito ay nagtataas ng isang bagong tanong. Dapat bang manatiling purong SiO₂ ang intermediate SiOx layer sa localized rear p-TOPCon contact, o dapat itong palitan 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 ang double-layer SiOx/poly-Si contact.
Ang 26.34% na pag-aaral ay hindi ginalugad ang isyung ito dahil ang rear p-TOPCon contact nito ay nanatiling full-area at hindi nakadepende 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 istraktura ay maaaring maging isang seryosong susunod na hakbang na opsyon.
Mayroon ding isang tanong na may kaugnayan sa proseso ng 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 istraktura.
Ngunit paano dapat kontrolin ang pagkakapareho ng photoluminescence sa isang naka-texture na front surface na may localized na n-TOPCon fingers? Ang sobrang lakas ng laser ay maaaring lokal na masunog o patagin ang mga pyramid tips. Maaaring ubusin 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 silver penetration, at sa wakas double-layer p-TOPCon na sinamahan ng alkali-metal-modified metallization.
Pananaw ng Ooitech
Ang process window ang tunay na bottleneck dito. Kapag ang p-TOPCon ay lumipat mula sa 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 mas manipis na intermediate SiOx layer ay maaaring protektahan ang FF, ngunit nag-iiwan din ito ng mas kaunting margin laban sa silver penetration at boron-driven interface damage. Ang susunod na kapaki-pakinabang na resulta ay isang nagpapakita ng kumpletong integration window na ito sa production-size na wafers, hindi lamang isang peak efficiency value.
