Paano "Kumakagat" ang Silver Paste sa poly-Si sa TOPCon Rear Side

Panimula

Noong nakaraan, napag-usapan natin ang front-side silver paste. Ang buong punto doon ay "sunugin ito." Bakit kayang palitan ng isang laser process ang buong front-side silver paste?

Ang rear side ay eksaktong kabaligtaran.

Kailangan pa ring pumasok ang silver. Ngunit kapag nasa loob na ito, kailangan itong huminto kaagad.

Dahil sa harap, kung hindi masusunog ang silver, hindi bababa ang contact resistance. Sa likod, kung masyadong malalim ang pagkasunog ng silver, tatagos ito nang diretso sa pinakamahalagang bahagi ng TOPCon — ang passivated contact.

Kaya ang front-side metallization ay tungkol sa "kung paano pumasok." Ang rear-side metallization ay tungkol sa "kung paano huminto kapag nasa loob ka na."

Ang pirasong ito ay binubuwag ang rear side hanggang sa pinakailalim: kung bakit "kumakagat" ang silver sa poly-Si, kung ano ang mangyayari kapag ginawa nito, at kung paano binibigyan ng pinakabagong bilayer poly-Si design ang silver ng isang daan na nagsasabing "huminto sa pagdating."

Tingnan ang Rear-Side Layout Una

Ano ang hitsura ng rear stack

Mula sa labas papasok, ang TOPCon rear ay naka-stack nang humigit-kumulang ganito: SiNx protective layer, (ang ilang mga gumagawa ay nagpapatakbo ng dual-side ALD at nagdaragdag ng AlOx layer sa rear din), poly-Si, tunnel oxide, at sa ilalim nito ay ang n-type silicon substrate.

Ang pinakamalaking pagkakaiba mula sa harap ay ang ilalim na layer — ang tunnel oxide, mga 1–1.5 nm lamang ang kapal. Ito ang lifeline ng buong rear-side passivation. Ang buong halaga ng passivation ng poly-Si ay nakasalalay sa pelikulang ito na mananatiling buo.

Ang job boundary ng rear silver paste ay iba rin mula sa harap. Ang pagsunog sa SiNx protective layer ay hindi maaaring laktawan — iyon ang entry ticket, katulad ng sa harap. Ngunit ang contact target nito ay naninirahan sa loob ng poly-Si. Ang poly-Si ay heavily doped, ito ay isang conductive layer mismo. Kapag naabot ng silver ang poly-Si at nakabuo ng contact, tapos na ang trabaho.

Pagkatapos, kailangan itong huminto.

Kung patuloy na bumababa ang pilak, dadaan sa tunnel oxide at papasok sa silicon substrate — patay agad ang passivated contact. Lalabas ang recombination centers sa buong interface, bababa ang Voc, at masisira ang pundasyon ng cell na ito.

Isang side note sa production line: ang rear AlOx layer na iyon ay opsyonal pa rin sa ngayon, at maraming gumagawa ang lumalaktaw dito. Ngunit habang umuunlad ang rear poly finger at iba pang localized structures, tataas pa rin ang pangangailangan sa passivation sa mga non-metallized regions, at malinaw na mas magiging mahalaga ang dielectric passivation layers tulad ng AlOx. Kaya ang isang film layer na mukhang "opsyonal" ngayon ay maaaring nagrereserba pala ng interface para sa susunod na henerasyon ng localized poly-Si structure. Basahin ang ebolusyong iyon, at makikita mong ang rear film design ay naghahanda ng daan para sa susunod na hakbang.

Single-Layer poly-Si — Bakit Hindi Nito Kayang Manindigan

Una, kung paano "kumakagat" ang pilak para makapasok.

Ang front-side piece ay tumalakay dito: sa panahon ng firing, natutunaw ang pilak sa molten glass phase at lumilipat kasama ng salamin. Sa likuran, patuloy na tumatakbo ang parehong mekanismo — ang pagkakaiba ay ang front-side emitter ay tinatanggap ang mga silver spike na sumasaksak, habang ang rear poly-Si ay hindi kayang tiisin ang pilak na lumalalim pa.

Ang problema sa single-layer poly-Si ay istruktural: binubuo ito ng mga butil, at ang mga grain boundary ay dumadaloy mula itaas hanggang ibaba. Ang mga grain boundary ay isang pangunahing mabilis na daanan para sa pilak upang lumipat sa kailaliman ng poly-Si.

Kapag lumipat ang pilak pababa sa mga grain boundary at umabot malapit sa tunnel oxide, maaari itong magdulot ng lokal na pinsala o bumuo ng metal penetration path, sa huli ay dadalhin ang pilak sa silicon substrate — at mula sa sandaling iyon, mawawala na ang pisikal na batayan ng passivated contact.

Hindi ito haka-haka, ito ay dokumentadong obserbasyon. Sa 26.66% na papel na inilathala sa Nature Energy ng Ningbo Institute of Materials at JinkoSolar, ang HAADF at HR-TEM ay nagbigay ng buong pisikal na pagsusuri sa firing interface ng isang single-layer poly-Si sample: lumitaw ang mga silver nanoparticle na nakakalat sa loob ng silicon substrate, na may mga bakas ng pilak na dumadaloy mula poly-Si hanggang sa substrate. Ang tunnel oxide mismo ay buo pa rin, ngunit hindi nito napigilan ang pilak — hindi kayang pigilan ng isang hadlang ang pilak na bumubuhos pababa sa mga grain boundary.

Bilayer Design: Hindi Ito Ganap na Hinaharang, ngunit Nag-iiwan ng Pinto

Ang kontra-intuitive na bahagi ng solusyon sa papel: sa halip na harangan ang silver dead, gumawa sila ng daan para sa silver na nagsasabing "huminto sa pagdating."

Ang likuran ay ginawa gamit ang dalawang poly-Si layers, mga 100 nm sa kabuuan, bawat isa ay may kanya-kanyang trabaho. Ito ay naglalarawan ng partikular na bilayer structure na ginamit sa papel. Hindi lahat ng bilayer poly-Si ay sumusunod sa fixed 60/40 nm, heavy-doped/light-doped configuration.

Panlabas na layer, 60 nm, mabigat na doped, karamihan ay amorphous — ang reception hall. Maraming grain boundaries, mataas na phosphorus concentration, malayang pumapasok ang silver. Kapag nakarating na ito sa posisyon, bumubuo ito ng ohmic contact sa mabigat na doped poly-Si. Ito ang "conduct" role: dapat mabuo ang contact, dapat lumabas ang current.

Panloob na layer, 40 nm, magaan na doped, mataas ang crystallinity — ang gate. Mataas ang crystallinity, mababa ang grain boundary density, walang mapupuntahan ang silver kapag nakarating dito. Ito ang structural layer na gumagawa ng "blocking."

Tunnel oxide — ang huling chemical barrier. Hindi lang ito pisikal na manipis. Mas mahalaga, binabago nito ang interface conditions para sa silver upang patuloy na lumipat patungo sa silicon substrate at bumuo ng stable metal phase. Kapag ang silver ay nahinto malapit sa mataas na crystalline poly-Si at SiOx interface, nagiging mas mahirap ang pagbuo ng metal penetration path pababa sa substrate.

Kaya ang tunay na "preno" ay hindi ginagawa ng nag-iisang layer lamang. Ito ay ang mataas na crystalline poly-Si + tunnel oxide na magkasama na bumubuo sa huling linya ng depensa.

Ang HR-TEM comparison ay ginagawa itong malinaw: sa single-layer sample, ang silver ay pumapasok sa substrate bilang scattered dots. Sa bilayer sample, pagkatapos na mabutas ng silver ang karamihan sa panlabas na layer, napipilitan ito ng panloob na layer na maging "bowl shape" — kumakalat ito sa gilid pero hindi na makababa.

Direkta rin ang epekto: ang implied open-circuit voltage ay tumaas mula 752 mV hanggang 757 mV. Sa likod ng 5 mV na pagtaas ay isang pangunahing katotohanan — malinaw na napigilan ang silver penetration, at napanatili ang passivation. Ang 5 mV na ito ay hindi "ginawa," ito ay nailigtas — boltahe na sana ay mawawala.

Isang linya upang ibuod ang disenyong ito: ang karunungan sa pagharang ng silver ay hindi sa "pagsaksak," kundi sa "pag-layer" — ang mga tagatanggap ay tumatanggap, ang mga tagapagbantay ay nagbabantay sa gate. Ang panlabas na layer ay humahawak sa paggawa ng contact, ang panloob na layer ay humahawak sa bottom line, at ang tunnel oxide ay sumusuporta sa huling hinto.

Payoff, Gastos, at Saan Ito Nakaupo sa Industriya

Una ang payoff: Voc,i +5 mV. Ang likurang haligi ng 26.66% certified efficiency na iyon ay eksaktong bilayer structure na ito.

Ngayon ang gastos, direkta: isa pang deposition, isa pang interface. Ang idinagdag na proseso at gastos ay totoo. At inaamin mismo ng papel na ang panlabas na layer ay hindi huminto ng 100% ng pilak — ang huling gate na iyon ay umaasa sa kombinasyon ng inner-layer poly-Si plus ang tunnel oxide.

Sa mapa ng industriya, hindi ito one-off. Ang naunang certified 26.35% bifacial TOPCon ng JinkoSolar ay gumamit ng eksaktong bilayer SiOx/poly-Si structure plus UV picosecond laser selective modification. At higit sa isang akademikong grupo ang nagtatrabaho sa Bilayered at Triple-layer poly-Si. Ang functional layering ng poly-Si ay ang direksyon na tinatahak ng industriya — sa likod nito ay parehong lohika: alisin ang dalawang trabaho ng "contact" at "passivation" mula sa isang pelikula, at ibigay ang bawat isa sa sarili nitong layer.

Nararapat na gumawa ng pagkakaiba dito: kahit na may parehong bilayer poly-Si, ang dalawang kamakailang record ay gumagamit nito nang magkaiba. Sa Jinko 26.35% paper (Yangzhou University + Jinko, EES), ang bilayer structure ay ipinares sa UV picosecond laser modification na may wet etching upang piliing payatin ang panlabas na poly-Si sa likurang non-metallized region — ang layunin ay bawasan ang parasitic absorption at itaas ang bifaciality. Iyan ay isang "optics problem." Ang Ningbo 26.66% paper ay naglalayon ng bilayer structure sa pagharang ng pilak at pagpapanatili ng passivation. Iyan ay isang "electrical problem." Ang bilayer poly-Si ay parang platform — iba't ibang grupo ang lumulutas ng iba't ibang problema dito, ngunit pareho ang direksyon: hayaan ang bawat layer na gumawa ng isang bagay lamang. Sa sariling listahan ng koponan ni Ye Jichun ng mga susunod na efficiency levers para sa TOPCon, ang bilayer poly-Si structures at localized polysilicon (poly finger) ay nasa unahan — ito Nature Energy papel ay ginawang record ang unang item sa listahang iyon.

Kailangan pa ring magpalamig: ang mga record na ito ay ginawa lahat sa lab equipment, sinasabi mismo ng mga papel. Mula lab hanggang mass-production line, yield, cycle time, gastos — bawat gate ay kailangang malampasan muli.

Isang Talahanayan para Maliwanag

Tatlong Linya para Ibalik sa mga Tauhan sa Linya

Una, ang sakit sa likod at sakit sa harap ay lumalabas sa dalawang magkaibang parameter. Kapag nagkamali ang harap, karaniwang lumalabas ito sa FF (contact resistance). Kapag nagkamali ang likod, karaniwang lumalabas ito sa Voc (butas ang passivation). Kapag hinahabol mo ang anomalya sa Voc, bukod sa pagsuri sa proseso ng passivation, dapat nasa listahan din ang temperatura ng pagpapaputok at istraktura ng poly-Si.

Pangalawa, kung gaano kalayo ang nilalakbay ng pilak ay napagpapasyahan ng istraktura. Ang pagpapaputok lamang ang kumokontrol sa bilis. Kung gaano kalalim ang pilak — ang upstream ay ang disenyo ng istraktura ng poly-Si: single o bilayer, mataas o mababang crystallinity, gradient ng konsentrasyon ng doping. Ang window ng pagpapaputok lamang ang kumokontrol sa bilis sa track na iyon. Kung ang istraktura ay hindi nagbibigay ng depensa, walang halaga ng pino na pag-aayos ng pagpapaputok ang makakapagligtas dito.

Pangatlo, ang paglalagay ng mga layer ay ang uso. Bantayan nang mabuti ang supporting stack. Ang functional layering ng poly-Si, rear poly finger, ang AlOx na nagiging mandatory mula sa opsyonal — ang mga ebolusyong ito ay magkakaugnay. Kapag nagpaplano ka ng proseso, huwag tumingin lamang sa isang hakbang, tingnan ang direksyon ng pag-evolve ng istraktura.

Kaya ang tunay na lever ng kahusayan sa metallization ng TOPCon ay hindi ang pagpapaputok ng pilak nang "mas malakas," kundi ang pag-alam kung saan dapat mapunta ang pilak.

Harap: hayaan itong makapasok nang tumpak. Likod: hayaan itong huminto nang tumpak.

At ang susunod na hakbang ay ang paggawa ng pilak mismo na paunti nang paunti.

Pananaw ng Ooitech

Ang bahaging laging sumasakit sa amin sa shop floor ay ang mga problema sa Voc na bihirang masubaybayan sa iisang knob. Ang rear Voc na hindi gumagaling kahit paano mo i-tune ang firing window ay karaniwang kwento ng structure, hindi kwento ng paste — at ang bilayer poly-Si ay parang pag-amin na ng industriya. Nararapat tandaan na ang mga numerong ito ay galing pa rin sa lab tools, kaya ang paglipat sa totoong linya ay kung saan nagsasalita ang yield at cycle time. Kung gusto mo ang ganitong uri ng cell-level teardown, ang YouTube channel sa www.youtube.com/ooitech ay may higit pa mula sa loob ng mga totoong module lines.