Teknolohiya ng TBC Solar Cell (TOPCon Back Contact): Kumpletong 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 isang 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.
Ito ay malalim na 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
Ang TOPCon tunnel passivation ay nagpapababa ng rear recombination at nagpapataas ng Voc
Ang interdigitated P/N back contact layout ay nag-o-optimize ng carrier collection path at nagbabawas 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, ngunit ang passivation ay umaasa sa silicon oxide / silicon nitride, walang tunnel poly-Si passivation
TBC (POLO-IBC): IBC back contact structure kasama ang integrated TOPCon tunnel passivation, kaya parehong structure at passivation ay na-optimize
Buong Proseso ng Daloy
Pagdating ng wafer → pre-cleaning / pag-alis ng saw damage → rear tunnel oxide + poly-Si deposition (LPCVD) → rear SiN mask deposition → unang rear laser opening (boron area) → boron doping (p-poly) → ikalawang rear laser opening (phosphorus area) → phosphorus doping (n-poly) → paglilinis upang alisin ang wrap-around diffusion / BSG / PSG → rear passivation film deposition → wax mask printing upang protektahan ang rear → front texturing + P/N isolation etch → front at rear SiN anti-reflection passivation film deposition → rear metal electrode screen printing → firing → electrical test → pag-uuri at pag-pack
Detalyadong Proseso ng Specifications
3.1 Paglilinis at pagpapakintab (pre-clean + pag-alis ng saw damage)
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 panatilihing pare-pareho ang deposition ng tunnel layer.
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, pare-parehong pagbawas ng timbang, walang kapansin-pansing pagbaba ng lifetime.
3.2 Tunnel oxide + poly-Si deposition
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.
Gas sources: 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)
Kontrol sa kalidad: oxide ultra-manipis at pantay, poly-Si siksik at walang butas, 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 pagkakapareho, iVoc, pagkakapareho ng PL.
Kontrol sa kalidad: siksik na mask, walang butas, pantay na kapal upang garantiyahan ang paghihiwalay ng doping.
3.4 Unang rear laser opening (boron diffusion window)
Layunin: piliing alisin ang SiN mask sa ibabaw ng boron diffusion area sa pamamagitan ng lokal na 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-aayos ng proseso: ayusin ang laser power, repetition rate, scan speed at spot overlap upang ang tuktok na SiN mask lamang ang matanggal at ang intrinsic poly-Si sa ibaba ay hindi masira, pinapanatili ang base ng passivation 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: p-zone sheet resistance, pagkakapareho ng doping, saklaw ng integridad ng BSG, pagkakapareho ng PL doping.
Kontrol sa kalidad: sapat na boron doping, pantay na sheet resistance, tuloy-tuloy at kumpletong BSG na walang lokal na puwang.
3.6 Pangalawang pagbubukas ng laser sa likuran (window ng phosphorus diffusion)
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 (pag-alis ng BSG/PSG)
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 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 Deposition ng rear SiN passivation protective film
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: kapal ng SiN, refractive index, film uniformity.
3.10 Rear wax mask coating (protective mask)
Layunin: ganap na takpan ang likuran ng isang wax protective 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 rear functional layers.
Pangunahing kagamitan: screen printer (wax printing station).
Pokus sa 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:
Alisin ang labis na doping at damage layers sa harap ng wafer
Texture ang harap upang bumuo ng pyramid surface at bawasan ang front reflection
Makamit ang edge isolation sa pagitan ng rear P at N zones sa pamamagitan ng lateral etching upang mabawasan ang edge leakage
Sa wakas, tanggalin 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: clean 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: front at rear film thickness, 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-crack, 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 pagpapanatili ng BSG self-aligned mask na buo 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
Sheet resistance uniformity ng boron at phosphorus diffusion
iVoc at PL minority carrier lifetime na sinusubaybayan sa buong flow
Front reflectance at texturing morphology
EL micro-crack, 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 hinahayaan 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 binabago ng kanilang all-rear metallization ang 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 sulit panoorin.
