TBC Solar Cell Technology (TOPCon Back Contact): Buong Gabay sa Proseso

Pangkalahatang-ideya ng Teknolohiya

Ang nilalaman sa ibaba ay ibinabahagi para sa sanggunian lamang. Kung mayroong anumang teknikal na paglabag o maling gabay, huwag mag-atubiling makipag-ugnayan sa may-akda para sa pagtanggal o pagwawasto.

Ano ang TBC cell?

Ang TBC ay nangangahulugang TOPCon Back Contact. Pinagsasama nito ang TOPCon passivation (tunnel oxide plus poly-silicon) sa IBC interdigitated back contact structure, kaya tinatawag din itong POLO-IBC cell.

Malalim nitong isinasama ang TOPCon tunnel oxide / poly-Si passivation sa IBC back contact layout. Nagbibigay ito ng malakas na rear passivation ng TOPCon kasama ang bentahe ng IBC na walang front gridline shading, na ang lahat ng kasalukuyang koleksyon ay inilipat sa likod. Ang resulta ay mas mataas na open-circuit voltage at mas mataas na short-circuit current. Ito ay isa sa mga pangunahing N-type high-efficiency na ruta para sa susunod na henerasyon.

Mga pangunahing bentahe

• Walang front metal gridlines, kaya nawawala ang front shading loss at tumataas ang Isc

• Binabawasan ng TOPCon tunnel passivation ang rear recombination at pinapataas ang Voc

• Ang interdigitated P/N back contact layout ay nag-o-optimize ng carrier collection path at pumutol ng series resistance

• Kumpara sa standard TOPCon at standard IBC, binabalanse nito ang passivation quality at structural integration

• Katugma sa karamihan ng core equipment sa mga umiiral na N-type lines, kaya ang proseso ay maaaring i-upgrade nang paunti-unti

Paano ito ikinukumpara sa mga conventional cells

• Standard TOPCon: front gridline shading, full-area TOPCon passivation sa likuran

• Standard IBC: back contact structure, but passivation relies on silicon oxide / silicon nitride, no tunnel poly-Si passivation

• TBC (POLO-IBC): IBC back contact structure plus integrated TOPCon tunnel passivation, so both structure and passivation are optimized

Pangkalahatang Proseso ng Daloy

Wafer incoming → pre-cleaning / saw damage removal → rear tunnel oxide + poly-Si deposition (LPCVD) → rear SiN mask deposition → first rear laser opening (boron area) → boron doping (p-poly) → second rear laser opening (phosphorus area) → phosphorus doping (n-poly) → cleaning to strip wrap-around diffusion / BSG / PSG → rear passivation film deposition → wax mask printing to protect the rear → front texturing + P/N isolation etch → front and rear SiN anti-reflection passivation film deposition → rear metal electrode screen printing → firing → electrical test → sorting and packing

Detalyadong Proseso ng Pagtutukoy

3.1 Paglilinis at pagpapakintab (pre-clean + saw damage removal)

Layunin: alisin ang saw damage layer, surface metal impurities, particles at oil; pakintabin ang wafer single o double sided upang makakuha ng malinis at patag na silicon base at mapanatili ang uniform na deposisyon ng tunnel layer sa susunod.

Pangunahing kagamitan: inline wet cleaning at polishing line, alkaline polishing tank, acid cleaning tank.

Pangunahing kemikal: strong alkali (NaOH/KOH), HF, HCl, IPA, texturing additive, surfactant.

Pangunahing monitoring items:

• Pagbawas ng timbang sa polishing: electronic balance

• Surface reflectance: reflectance tester

• Minority carrier lifetime iVoc: WCT-120 transient lifetime tester

• Carrier recombination imaging: PL tester (R3-PL)

• Surface roughness at kalinisan: optical microscope

Quality control: ganap na naalis ang saw damage, walang mantsa o hakbang sa ibabaw, uniform ang pagbawas ng timbang, walang halatang pagbaba ng lifetime.

3.2 Deposisyon ng tunnel oxide + poly-Si

Layunin: palaguin ang ultra-manipis na tunnel oxide (SiO₂) pagkatapos ay isang intrinsic poly-Si layer sa likod ng wafer, na bumubuo ng core TOPCon passivation structure para sa malakas na field at chemical passivation at mababang rear recombination.

Pangunahing kagamitan: tube LPCVD.

Mga pinagmumulan ng gas: SiH₄, O₂, N₂ (carrier / purge).

Pangunahing items:

• Kapal ng Poly-Si: poly thickness tester, ellipsometer

• Kapal ng tunnel oxide: ECV, ellipsometer

• iVoc (WCT-120)

• Pagkapantay-pantay ng PL

• Sheet resistance (pagsubaybay sa intrinsic poly bago ang doping)

Quality control: oxide ultra-manipis at pantay, poly-Si siksik at walang pinhole, magandang pagkakapare-pareho ng kapal sa buong wafer.

3.3 Deposisyon ng rear SiN mask

Layunin: magdeposito ng siksik na silicon nitride (SiNₓ) na layer sa intrinsic poly-Si bilang blocking mask para sa susunod na laser opening at doping steps, upang paganahin ang selective doping zones.

Pangunahing kagamitan: PECVD.

Mga pinagmumulan ng gas: SiH₄, NH₃, N₂.

Mga pangunahing bagay: kapal ng SiN (spectroscopic ellipsometer), refractive index at pagkakapare-pareho, iVoc, pagkakapare-pareho ng PL.

Quality control: siksik na mask, walang pinhole, pare-parehong kapal upang garantiyahan ang doping isolation.

3.4 Unang rear laser opening (boron diffusion window)

Layunin: piliing alisin ang SiN mask sa ibabaw ng boron diffusion area sa pamamagitan ng local laser ablation habang pinapanatili ang intrinsic poly-Si sa ilalim, binubuksan ang window para sa susunod na p-type poly.

Pangunahing kagamitan: fiber / nanosecond o picosecond laser opening system, high-precision laser patterning tool.

Pag-tune ng proseso: ayusin ang laser power, repetition rate, scan speed at spot overlap upang ang top SiN mask lamang ang matanggal at ang intrinsic poly-Si sa ibaba ay hindi masira, pinapanatili ang passivation base na buo.

Pangunahing characterization: optical microscope check ng hugis ng groove, integridad ng gilid, at kung ang poly layer ay nasunog.

3.5 Rear boron doping (p-poly)

Layunin: boron-diffuse ang intrinsic poly-Si sa binuksang lugar upang gawing p-type heavily doped poly (p-poly), habang bumubuo ng BSG sa ibabaw. Ang BSG ay kalaunan ay nagsisilbing natural na blocking mask para sa phosphorus diffusion.

Pangunahing kagamitan: tube boron diffusion furnace.

Mga medium ng proseso: liquid source BBr₃; ambient O₂, N₂.

Pangunahing characterization: sheet resistance ng p-zone, pagkakapare-pareho ng doping, integridad ng coverage ng BSG, pagkakapare-pareho ng PL doping.

Quality control: sapat na boron doping, pare-parehong sheet resistance, tuloy-tuloy at kumpletong BSG na walang lokal na puwang.

3.6 Pangalawang pagbubukas ng laser sa likuran (phosphorus diffusion window)

Layunin: alisin ang natitirang SiN mask upang mailantad ang undoped intrinsic poly-Si bilang n-type phosphorus doping zone, habang pinapanatili ang nabuo nang BSG layer na hindi nasisira ng laser.

Pangunahing kagamitan: laser patterning / opening system.

Pokus ng proseso: tumpak na kontrol ng enerhiya ng laser upang maiwasan ang pagbutas sa BSG layer, na nagpapanatili ng malinis na hangganan ng isolation sa pagitan ng P at N zones.

3.7 Rear phosphorus doping (n-poly)

Layunin: phosphorus-diffuse ang pangalawang-window intrinsic poly-Si upang mabuo ang n-type heavily doped poly (n-poly). Ang BSG na nabuo sa nakaraang hakbang ay gumagana bilang self-aligned mask, na humaharang sa phosphorus na kumalat sa p-poly area at nakakamit ang self-isolation ng P/N zones.

Pangunahing kagamitan: tube phosphorus diffusion furnace.

Process media: liquid source POCl₃; ambient O₂, N₂.

Pangunahing prinsipyo: ang natitirang BSG ay nagsisilbing natural na diffusion barrier at humihinto sa phosphorus contamination ng p-poly area. Pagkatapos ng phosphorus diffusion, ang BSG ay bahagyang nagiging boron-phosphorus mixed oxide, na lalong nagpapalakas ng isolation.

Pangunahing characterization: n-zone sheet resistance, P/N boundary isolation, leakage trend monitoring.

3.8 Paglilinis upang alisin ang wrap-around diffusion (BSG/PSG removal)

Layunin: kemikal na alisin ang lahat ng BSG, PSG at surface residues, at alisin ang edge wrap-around at side doping layers upang maiwasan ang edge leakage.

Pangunahing kagamitan: inline wet cleaning line.

Pangunahing kemikal: pangunahing HF, kasama ang acidic additives at isang buffered acid system.

Process aids: clean dry air blow-off, hot air drying.

Quality control: oxide glass fully removed, clean surface na walang residue, walang wrap-around residue sa mga gilid.

3.9 Rear SiN passivation protective film deposition

Layunin: magdeposito ng SiN passivation protective film sa rear interdigitated P/N poly structure upang i-passivate at protektahan ang back contact area at harangan ang chemical attack sa mga susunod na hakbang.

Pangunahing kagamitan: PECVD.

Mga pinagmumulan ng gas: SiH₄, NH₃, N₂.

Characterization: SiN thickness, refractive index, film uniformity.

3.10 Rear wax mask coating (protective mask)

Layunin: ganap na takpan ang likuran ng isang proteksiyong wax layer sa pamamagitan ng screen printing upang protektahan ang nabuong P/N back contact structure at SiN film, na pumipigil sa susunod na front etch na atakihin ang mga rear functional layers.

Pangunahing kagamitan: screen printer (wax printing station).

Pokus ng kontrol: kumpletong wax printing, walang skip printing, walang pinholes, magandang edge sealing upang manatiling protektado ang likuran sa buong proseso.

3.11 Front chemical etching + wax stripping at paglilinis

Layunin:

1. Alisin ang labis na doping at damage layers sa harap ng wafer

2. Texture ang harap upang bumuo ng pyramid surface at bawasan ang front reflection

3. Makamit ang edge isolation sa pagitan ng rear P at N zones sa pamamagitan ng lateral etching upang mabawasan ang edge leakage

4. Sa wakas, alisin ang rear wax mask upang mailantad ang kumpletong back contact structure

Pangunahing kagamitan: double-sided inline wet etching at texturing line.

Mga pangunahing kemikal: strong alkali (NaOH), HF, texturing additive, buffered etchant.

Mga pinagmumulan ng gas: malinis na compressed air, N₂ blow-off.

Quality control: unipormeng front texturing, kwalipikadong pyramid morphology, tamang P/N isolation, walang leakage path, malinis na wax stripping na walang residue.

3.12 Front at rear SiN anti-reflection passivation film

Layunin: magdeposito ng SiN anti-reflection passivation film sa harap para sa parehong anti-reflection at surface passivation; magdagdag at i-optimize ang rear passivation film upang higit pang mapabuti ang passivation at reliability.

Pangunahing kagamitan: PECVD.

Mga pinagmumulan ng gas: SiH₄, NH₃, N₂.

Characterization: kapal ng front at rear film, refractive index, minority carrier lifetime, reflectance.

3.13 Rear electrode screen printing at firing

Layunin: mag-print ng silver-aluminum electrodes sa rear P zone at silver electrodes sa n-type poly zone upang mabuo ang interdigitated back contact positive at negative electrodes, pagkatapos ay gumamit ng high-temperature firing upang mabuo ang ohmic contact sa pagitan ng metal at doped poly-Si.

Pangunahing kagamitan: dedicated back contact screen printer, inline firing furnace.

Mga pangunahing hakbang: rear electrode pattern alignment printing → drying → high-temperature firing (forming ohmic contact).

3.14 Back-end inspection at sorting

Proseso ng nilalaman: EL inspection (mga depekto, micro-cracks, leakage), IV electrical test (Voc, Isc, FF, Eff), appearance inspection, grading at sorting, packing at warehousing.

Kagamitan sa inspeksyon: EL tester, IV tester, appearance inspection station.

Mga Pangunahing Hamon at Dapat Pagtuunan ng Pansin

Ano ang mahihirap na bahagi ng TBC technology, at saan dapat ituon ang atensyon?

• Mahirap kontrolin ang kapal na pagkakapareho ng ultra-thin tunnel oxide

• Ang dalawang laser opening steps ay nangangailangan ng napakataas na alignment accuracy

• Ang pagpapanatiling buo ng BSG self-aligned mask ay ang core ng proseso

• Ang P/N interdigitated isolation etch ay madaling kapitan ng edge leakage

• Ang back contact electrode printing ay nangangailangan ng mas mataas na alignment accuracy kaysa sa conventional cells

• Mahirap pamahalaan ang minority carrier lifetime decay sa buong flow

Mga pangunahing SPC parameter na dapat bantayan

• Kapal ng tunnel oxide at kapal ng poly-Si

• Laser opening morphology at alignment deviation para sa parehong steps

• Pagkakapareho ng sheet resistance ng boron at phosphorus diffusion

• iVoc at PL minority carrier lifetime na sinusubaybayan sa buong flow

• Front reflectance at texturing morphology

• EL micro-cracks, leakage, at edge isolation status

Pananaw ng Ooitech

Ang TBC ay nabubuhay o namamatay sa mga detalye, at ang BSG self-aligned mask ang tahimik na bayani dito dahil pinapayagan nito ang phosphorus at boron zones na mag-ayos ng kanilang mga sarili nang walang ikatlong mask step. Ang pinakapinapanood namin sa module lines ay kung paano kumikilos ang mga high-Voc back contact cells na ito sa downstream sa stringing at lamination, dahil ang kanilang all-rear metallization ay nagbabago sa interconnection game. Kung gusto mong makakita ng tunay na N-type module lines na tumatakbo, ang aming YouTube channel www.youtube.com/ooitech ay may factory footage na dapat panoorin.