TOPCon Solar Cell Manufacturing Process: Step-by-Step

Mabilis na sagot: Ang proseso ng paggawa ng TOPCon solar cell ay ginagawang isang tapos na high-efficiency cell ang isang N-type monocrystalline silicon wafer sa pamamagitan ng mahabang sunod-sunod na kontroladong hakbang. Nagsisimula ito sa texturing upang mabuo ang light-trapping surface, pagkatapos ay boron diffusion upang likhain ang emitter at laser SE upang heavy-dope ang contact regions, na sinusundan ng annealing at alkaline polishing. Ang mga pangunahing hakbang ay sumusunod: RCA cleaning, paglaki ng ultra-thin tunnel oxide, at deposition ng doped polysilicon layer sa pamamagitan ng PE-poly o LPCVD. Ang anti-reflective coating, metallisation sa pamamagitan ng screen printing, at firing ay nagtatapos sa cell. Ang mga process window ay masikip — ang boron diffusion ay tumatakbo malapit sa 900°C, ang LPCVD polysilicon deposition malapit sa 600°C, at ang firing peak ay umaabot sa 920°C — at ang bawat hakbang ay kumokontrol sa bahagi ng huling efficiency. Ang testing at sorting ay nagbi-bin ng mga cell ayon sa current bago sila umalis para sa stringing.

PV Module Manufacturing · ni Jerry, Ooitech

Introduction

Monocrystalline N-type TOPCon solar cells ay naging isa sa mga pinaka-promising high-efficiency technologies sa photovoltaic industry. Ang kanilang produksyon ay nagsasangkot ng mahabang chain ng maingat na kontroladong mga hakbang, kabilang ang texturing, boron diffusion, laser SE, annealing, alkaline polishing, PE-poly, annealing, RCA cleaning, coating, metallization at final testing at sorting. Sa artikulong ito, tatalakayin natin ang bawat pangunahing process step at ipaliwanag kung bakit ito mahalaga.

1. Texturing (TEX)

Layunin ng Texturing

Ang layunin ng texturing ay alisin ang mechanical damage layer sa ibabaw ng wafer at bumuo ng pyramid-shaped textured surface na nagpapataas ng light absorption. Sa pamamagitan ng pagbabawas ng surface reflectivity, ang short-circuit current (Isc) ay napapabuti, na sa huli ay nagpapataas ng photoelectric conversion efficiency ng cell.

Ang wet etching ay ang mainstream texturing process ngayon. Ang mga metal ion, damage layer at iba pang contamination sa ibabaw ng wafer ay nagsisilbing recombination centers. Dahil ang mga nahiwalay na electron at hole ay kailangang dumaan at makolekta sa ibabaw ng wafer, binabawasan ng mga recombination center na ito ang minority carrier lifetime, na nagiging sanhi ng mga carrier na mag-recombine bago sila ma-output bilang external current. Ang mga surface oxide layer at organic contamination ay nakakaapekto rin sa deposition at passivation quality ng AlOx at SiNx layers, kaya ang masusing surface cleaning ay kritikal at direktang nakakaapekto sa cell efficiency.

Reaction Principle

Ang texturing ay umaasa sa anisotropic etching property ng crystalline silicon, kung saan ang low-concentration alkali at additives ay nag-etch ng iba't ibang crystal orientation sa iba't ibang rate. Ang etch rate sa (110) at (100) planes ay mas malaki kaysa sa (111) plane. Pagkatapos ng tiyak na etching time, apat na "pyramid" structures na binubuo ng (111) planes ang natitira sa ibabaw ng monocrystalline wafer.

Ang atomic arrangement ay naiiba sa mga crystal plane, na nagdudulot ng iba't ibang etch rate:

• (100) plane: medyo maluwag ang atomic arrangement na may mas maraming exposed chemical bonds, na nagbibigay ng pinakamabilis na etch rate.

• (110) plane: ang atomic density ay nasa pagitan ng (100) at (111), na may mas mabilis ngunit bahagyang mas mababang etch rate kaysa sa (100).

• (111) plane: pinakamasinsin ang atomic arrangement, na may chemical bonds na mahirap atakihin, na nagbibigay ng pinakamabagal na etch rate.

Papel ng Texturing Additives

Binababa ng additives ang surface tension ng silicon, pinapabilis ang paglabas ng hydrogen bubbles na nabuo sa panahon ng reaksyon, at ginagawang mas uniform ang mga pyramid. Pinapabuti nila ang wetting sa pagitan ng ibabaw ng wafer at ng reaction solution, pinapahina ang etching strength ng NaOH solution, pinapataas ang nucleation points at nucleation density, at pinapabilis ang pagbuo ng malaking bilang ng maliliit na pyramid. Sa pangkalahatan, ang mga katangian ng additive ay may pinakadirektang impluwensya sa textured pyramid surface.

Process Flow

Ang texturing sequence ay karaniwang kinabibilangan ng: pre-cleaning gamit ang NaOH at H2O2 (tinutulungan ng ultrasonic cleaning sa 60°C, na sinusundan ng pure water rinsing) upang alisin ang organics, metal impurities at saw damage; alkaline texturing gamit ang humigit-kumulang 0.6% NaOH at 0.4% additive sa 82°C sa loob ng 420 segundo upang mabuo ang pyramid texture; post-cleaning upang alisin ang natitirang organics; acid cleaning gamit ang dilute acid (3.15% HCl + 7.1% HF) upang i-neutralize ang natitirang alkali at alisin ang oxide layer; slow pull-out pre-dehydration upang alisin ang water film sa pamamagitan ng surface tension; at sa wakas ay drying gamit ang 90°C hot air.

2. Boron Diffusion (B Diff)

Layunin

Sa ilalim ng mataas na temperatura, ang mga boron atom ay nagdi-diffuse sa ibabaw ng N-type wafer upang bumuo ng PN junction. Ang built-in field ng PN junction ay naghihiwalay sa mga photo-generated carrier upang mag-output ng current sa labas. Ang mga P-type wafer, na may mataas na hole concentration, ay gumagamit ng phosphorus doping para sa junction formation; ang mga N-type wafer, na may mataas na electron concentration, ay gumagamit ng boron doping.

Process Principle

Ang boron trichloride (BCl3) ay dumadaan sa quartz tube sa 800-900°C at tumutugon sa oxygen upang bumuo ng B2O3, na dumideposito sa ibabaw ng wafer kasama ng nitrogen carrier gas at tumutugon sa Si upang makabuo ng boron atoms, na bumubuo ng borosilicate glass (BSG) layer. Ang mga boron atom ay nagdi-diffuse sa wafer upang bumuo ng PN junction. Ang BCl3 ay isang walang kulay na fuming liquid o gas na may density na 1.35 kg/m3, melting point na -107.3°C at boiling point na 12.5°C. Ito ay non-flammable, irritating at pungent, na nabubulok sa tubig upang bumuo ng hydrogen chloride at boric acid na may makabuluhang heat release. Ang intermediate product na B2O3, na may melting point na 450°C at boiling point na 1860°C, ay nananatiling likido sa buong proseso at lubos na corrosive sa mga quartz component.

Ang boron diffusion ay mas mahirap kaysa sa phosphorus diffusion, kaya ang TOPCon route ay naglalagay ng mas mataas na pangangailangan sa equipment, kabilang ang mas mataas na uniformity, mas mataas na diffusion temperatures (karaniwang higit sa 1000°C) at mas mahabang diffusion times (ang film formation ay madalas na tumatagal ng hanggang 240 minuto), na nagpapataas ng equipment at production cost sa junction formation stage.

Process Flow

Ang diffusion ay isinasagawa sa dalawang paraan. Ang pre-deposition diffusion (ang BSG deposition step) ay gumagamit ng mas mababang temperatura at pinapanatili ang wafer sa saturated impurity atmosphere, kaya ang surface impurity concentration ay nananatiling pare-pareho; ito ay kilala bilang constant surface source diffusion. Ang redistribution diffusion ay nagtutulak ng boron mula sa BSG papunta sa wafer sa mas mataas na temperatura sa oxygen-rich atmosphere na walang external impurities; dito ang surface concentration ay nagbabago sa paglipas ng panahon, na tinatawag na limited surface source diffusion, na may Gaussian impurity distribution.

Ang karaniwang mga hakbang sa proseso ay: vacuum pumping upang maabot ang mababang presyon; pag-init hanggang sa diffusion temperature (800-900°C); pagpapanatili ng temperatura habang patuloy na binabawasan ang presyon; leak detection sa ilalim ng mababang presyon; pre-oxidation upang makabuo ng 1nm SiO2 layer upang mapabagal ang susunod na diffusion step at gawing mas uniform ang boron diffusion; diffusion/deposition sa pamamagitan ng pagpapasok ng boron source para sa active pre-deposition at passive drive-in; karagdagang pag-init sa itaas ng 900°C upang mapataas ang diffusion rate at depth; post-oxidation upang makabuo ng SiO2 layer na mahigit 100nm upang kontrolin ang boron content, palalimin ang junction, makabuo ng protective layer at getter substrate impurities; paglamig sa ligtas na tube-opening temperature; at pag-break ng vacuum gamit ang N2 upang maibalik ang atmospheric pressure.

3. BSG Removal at Alkaline Etching

BSG Removal

Pagkatapos ng boron diffusion, ang wafer rear at edges ay may makapal na BSG layer (40-100nm oxide). Ang borosilicate glass layer na ito ay nakakasama sa mga susunod na proseso at maaaring magdulot ng PN junction leakage, kaya kailangan ang chemical etching at cleaning pagkatapos ng doping. Bago ang alkaline etching, ang inline single-side HF process ay nag-aalis ng rear at edge BSG, habang ang front BSG ay pinapanatili bilang mask sa panahon ng alkaline etching upang protektahan ang front structure.

Ang wafer ay unang pumapasok sa inline HF cleaning equipment, kung saan ang humigit-kumulang 60% HF ay tinutunaw ang rear BSG sa solusyon habang ang water film ay nagpoprotekta sa front BSG, na sinusundan ng humigit-kumulang 0.5 minuto ng pure water rinsing. Kasama sa sequence ang: paglalagay ng water film gamit ang hydrophilicity ng SiO2 upang protektahan ang front BSG; HF etching ng rear at edge BSG; water gun step upang i-refresh ang posibleng kontaminadong water film; water washing upang alisin ang natitirang HF; acid cleaning upang alisin ang natitirang impurity ions; at pagpapatuyo ng front water film.

Alkaline Etching

Ang layunin ng alkaline etching ay alisin ang PN junction sa rear at edges upang maiwasan ang leakage, at makabuo ng uniform at malinis na rear morphology bilang paghahanda para sa rear passivation.

May dalawang pangunahing paraan. Ang secondary texturing ay katulad sa prinsipyo ng unang texturing, ngunit ang additive ay dapat bawasan ang reaction rate sa pagitan ng BSG at alkali. Ang alkaline polishing ay gumagamit ng high-concentration alkali at additives upang pabilisin ang alkali-silicon reaction, pahinain ang anisotropic etching characteristic at makabuo ng highly reflective polished morphology. Ang alkaline etching additive ay nagpoprotekta sa front BSG, binababa ang reaction rate nito sa alkali upang maiwasan ang over-etching, pinapanatili ang BSG bilang mask para sa mga susunod na hakbang, binababa ang surface tension upang ilabas ang hydrogen bubbles, pinapabuti ang wetting at pinapataas ang nucleation density.

4. Deposition at Coating

Sa yugtong ito, idineposito ang Tunnel Oxide (TOX), Poly-Si layer at Mask. Ang deposition ay pangunahing nangyayari sa vacuum vapor phase at maaaring hatiin sa Physical Vapor Deposition (PVD), Chemical Vapor Deposition (CVD) at Atomic Layer Deposition (ALD). Ang PVD ay nagva-vaporize ng material source sa atoms, molecules o ions at idineposito ito sa substrate sa ilalim ng mababang presyon; ang CVD ay bumubuo ng deposits sa pamamagitan ng chemical reactions sa substrate; at ang ALD ay nagdedeposito ng material layer by layer bilang single atomic layers.

Tunnel Oxide Layer (TOX)

Ang tunnel oxide layer ay batay sa quantum tunneling effect, gamit ang ultra-thin oxide (karaniwang 1-2nm) bilang barrier. Sa pagitan ng n-type silicon substrate at doped poly-Si layer, pinapagana nito ang carrier-selective transport: ang mga electron (majority carriers) ay tumatagos sa oxide papunta sa poly-Si layer, habang ang mga hole (minority carriers) ay nahaharap sa mas mataas na barrier height (humigit-kumulang 4.5-4.8eV) at nahaharang. Lumilikha rin ito ng band bending at field-effect passivation, kung saan ang work function difference sa pagitan ng doped poly-Si at substrate ay nagbabaluktot sa interface energy bands at bumubuo ng electrostatic field na nagpapataas ng majority carriers at nagtataboy sa minority carriers, na higit pang nagpapababa ng interface recombination.

Ang oxide ay maaaring ihanda sa pamamagitan ng thermal oxidation (compatible sa LPCVD) o sa pamamagitan ng PECVD, PEALD at thermal oxidation (compatible sa PECVD). Sa terms ng film density, ang PEALD ay nagbibigay ng pinakamahusay na passivation ngunit sa mas mataas na equipment cost, habang ang thermal oxidation at PECVD ay nag-aalok ng mas mahusay na economics. Ang ALD ay karaniwang nagbibigay ng humigit-kumulang 0.7nm, thermal oxidation humigit-kumulang 1.3nm, at ang tunneling mechanism ay karaniwang nakakamit sa kapal na mas mababa sa 1.6nm. Ang LPCVD ay mas mature, may mga kalamangan tulad ng simpleng kontrol at mataas na film quality, ngunit may tendensiyang bumuo ng wrap-around doped poly-Si layer sa front edge na dapat linisin, at may mabagal na film rate. Ang PECVD poly-Si ay isang mas bagong teknolohiya na may mas mabilis na deposition, in-situ doping at mas mababang wrap-around, ngunit ang maturity nito ay kailangan pa ng pagpapabuti at maaaring magdusa mula sa dust, mataas na hydrogen content at bubble formation sa panahon ng high-temperature annealing.

Poly-Si Layer

Ang polycrystalline silicon (Poly) ay gawa sa hindi mabilang na maliliit na silicon grains, na may grain sizes na karaniwang mula sampu hanggang daan-daang nanometers at grain boundaries sa pagitan ng mga ito. Ang poly-Si layer ay karaniwang phosphorus-doped upang makabuo ng highly doped n-type poly-Si, pagpapabuti ng conductivity, pagpapagana ng carrier-selective transport at pagbuo ng magandang ohmic contact sa substrate.

Ang Poly-Si preparation ay kinabibilangan ng deposition at doping. Ang deposition ay pangunahing gumagamit ng LPCVD o PECVD na may kapal na humigit-kumulang 100-150nm; ang amorphous film ay nagbabago ng crystallinity sa panahon ng annealing, nagbabago mula sa microcrystalline-amorphous mixed phase tungo sa polycrystalline at nag-a-activate ng passivation. Para sa doping, ang LPCVD ay karaniwang nagdedeposito muna ng intrinsic poly-Si layer at pagkatapos ay kinukumpleto ang phosphorus doping sa pamamagitan ng diffusion furnace o ion implantation (ex-situ doping), dahil ang doping sa panahon ng mabagal na LPCVD deposition ay magpapabagal pa nito. Ang PECVD ay may mas mataas na film efficiency at maaaring makumpleto ang phosphorus doping sa panahon ng coating (in-situ doping). Ang LPCVD, ang mainstream technology para sa poly-Si, ay gumagana sa pamamagitan ng thermal decomposition ng silane (SiH4) sa silicon atoms na nagdedeposito bilang film. Tandaan na ang mas makapal na poly-Si ay nagdudulot ng mas seryosong FCA (parasitic) loss at mas malaking short-circuit current loss, at ang mas mataas na phosphorus doping ay nagpapataas ng FCA absorption at current loss.

Mask Layer

Ang mask layer ay karaniwang SiO2 film na humigit-kumulang 10nm ang kapal na tinutubo pagkatapos ng poly-Si deposition upang protektahan ang rear structure, pangunahing pumipigil sa mga susunod na wet processes na ma-etch ang poly-Si layer. Upang matiyak na ang rear structure ay hindi masisira sa tank-type wet equipment, pagkatapos ng poly process isang SiOx mask (humigit-kumulang 10nm) ay tinutubo sa rear surface gamit ang silane at nitrous oxide (tandaan: ang silane at oxygen ay may panganib ng pagsabog sa non-vacuum environments).

Ang mga hakbang sa proseso ay: vacuum preheating upang dalhin ang wafer sa kinakailangang temperatura; pre-deposition ng intrinsic silicon source (gas lamang, walang RF, upang punuin nang pantay ang tubo at patatagin ang presyon); deposition ng intrinsic silicon source (RF on, upang mag-deposito ng undoped film na humaharang at nagba-buffer sa phosphorus mula sa doped poly); pre-deposition ng doped silicon source (gas lamang); deposition ng doped silicon source (RF on, upang mag-deposito ng phosphorus-doped poly film); oxide mask formation sa pamamagitan ng PECVD SiOx; at N2/Ar purging upang itulak ang SiH4 at N2O palabas ng tubo upang maiwasan ang pagkasunog kapag binubuksan ang pinto ng furnace.

5. Annealing

Ang layunin ng annealing ay i-convert ang amorphous silicon na tinubo ng PECVD tungo sa polycrystalline silicon, i-activate ang phosphorus atoms at isulong ang junction depth, at bumuo ng pinholes. Ang proseso ay nagpapasok ng BN2 (boron nitride) at dahan-dahang nagpapainit hanggang 890-920°C, kung saan ang BN2 ay ini-drive in sa mataas na temperatura upang i-activate ang phosphorus atoms sa poly film at bumuo ng epektibong doping.

May kaugnayan ang annealing at TOX: kapag hindi nagbago ang tunnel oxide, ang pagtaas ng annealing temperature ay gumagawa ng mas maraming pinholes at in-diffusion, nagpapababa ng contact resistivity at nagpapabuti ng FF habang natutugunan pa rin ang passivation requirements; sa parehong annealing temperature, ang mas makapal na tunnel oxide ay gumagawa ng mas maraming pinholes at in-diffusion at mas mataas na saturation current.

6. PSG Removal at RCA Cleaning

Sa panahon ng PEALD deposition ng n+-poly-Si film, may nabubuong lokal na n+-poly layer sa harap ng wafer, na natatakpan ng manipis na Mask (SiOx) film. Ang single-side HF ay nag-aalis ng SiOx, pagkatapos ay isang alkaline bath ang nag-aalis ng front n+-poly-Si. Ang wafer ay dumadaan nang sunud-sunod sa etching tank, alkaline tank at cleaning tank para sa chemical reactions bago patuyuin.

Ang layunin ng RCA ay alisin ang wrap-around plating at magsagawa ng edge etching upang maiwasan ang edge leakage, at linisin ang wafer sa pamamagitan ng pag-alis ng front at rear BSG at ang mask at pag-dehydrate nito bilang paghahanda para sa front at rear passivation films. Dahil ang poly ay polycrystalline silicon, ang wrap-around removal ay gumagamit ng alkaline polishing na may mataas na konsentrasyon ng alkali at additives.

Ang RCA additives ay naglilinis ng inorganic substances at residual products upang mapabuti ang surface wetting, kumikilos bilang reaction catalysts upang pabilisin ang bonding ng OH- sa silicon at pabilisin ang wrap-around at edge etching, at bawasan ang alkali etching rate ng silicon dioxide upang protektahan ang front BSG at rear mask mula sa over-etching.

Ang mga hakbang sa proseso ay: inline HF upang alisin ang PSG na nabuo sa harap at mga gilid pagkatapos ng N2 annealing habang pinapanatili ang rear PSG upang protektahan ang rear poly; alkaline polishing na may NaOH at additive upang alisin ang labis na front at edge poly; alkaline washing upang alisin ang natitirang additives at impurities; acid cleaning upang i-neutralize ang natitirang alkali at alisin ang metal ions; slow pull-out gamit ang room-temperature deionized water na may robot upang maiwasan ang water marks; at drying sa 90°C upang maiwasan ang natitirang likido sa mga wafer at carrier.

7. ALD (Atomic Layer Deposition)

Ang atomic layer deposition ay naglalagay ng materyal bilang mga single atomic layer sa substrate at kilala sa self-limiting nature nito, na siyang pundasyon ng ALD. Sa pamamagitan ng time o spatial intervals, ang substrate ay halili na inilalantad sa iba't ibang precursors. Kapag ang substrate ay nasa atmospera ng precursor A, ang A ay chemically adsorbed sa ibabaw hanggang sa saturation, pagkatapos ay humihinto; kapag inilantad sa precursor B, ang B ay tumutugon sa na-adsorb na A, na gumagawa ng byproducts hanggang sa ganap na maubos ang unang precursor at awtomatikong huminto ang reaksyon, na bumubuo ng kinakailangang atomic layer. Inuulit ng ALD ang reaksyong ito upang mabuo ang nais na film.

Sa rear ng wafer, ang AlOx passivation ay nagpapababa ng rear surface recombination rate. Ang aluminum oxide ay may fixed negative charges na matatagpuan mismo sa interface sa pagitan ng aluminum oxide at silicon oxide sa ibabaw ng wafer; ang high-density negative charge na ito ay nagsisiguro ng epektibong field passivation. Ang aluminum oxide ay nagbibigay din ng mahusay na chemical passivation, na nag-saturate sa mga dangling bonds sa ibabaw ng crystalline silicon at nagpapababa ng interface state density.

Ang mga hakbang sa proseso ay: pre-deposition (gas lamang, walang RF, pinupuno nang pantay ang tubo at pinatatag ang presyon, pinapaikli upang maiwasan ang gas waste at safety hazards); deposition (RF on, kung saan ang TMA ay bumubuo ng plasma na tumutugon sa ibabaw upang bumuo ng AlOx, pagkatapos ay inert gas purging, paulit-ulit para sa 40 cycles); at Ar purging upang itulak ang TMA at O2 palabas ng tubo upang maiwasan ang TMA combustion kapag binubuksan ang pinto ng furnace.

8. Front at Rear Silicon Nitride (SiNx)

Ang SiNx coating ay may ilang layunin. Pinoprotektahan nito ang ibabaw ng cell, dahil ang silicon nitride ay may napakataas na lakas na nakakayanan hanggang 1200°C, mahusay na chemical corrosion resistance laban sa halos lahat ng inorganic acids at NaOH na mas mababa sa 30%, at isang high-performance electrical insulator. Nagbibigay ito ng anti-reflection, na may optimal na single-layer refractive index na 1.96 sa hangin; ang pagtaas ng silicon content ay nagpapalakas ng surface passivation, at iniuulat ng literatura na ang surface recombination velocity ay bumababa sa ibaba 20cm/s sa refractive index na 2.3, na may pinakamahusay na bulk passivation sa pagitan ng 2.1 at 2.3. Pinipigilan din nito ang oxidation sa pamamagitan ng siksik na istraktura nito. Ang TOPCon front emitter passivation ay pangunahing gumagamit ng aluminum oxide kasama ng SiNx:H film, habang ang rear passivation ay pangunahing gumagamit ng poly-Si.

Ang SiNx passivation mechanism ay gumagana sa dalawang paraan. Ang chemical passivation ay nagpapababa ng interface defect density sa pamamagitan ng pagbabawas ng dangling bonds, alinman sa pamamagitan ng pagtubo ng surface layer na nagbibigay sa mga atomo ng sapat na oras at enerhiya upang i-saturate ang dangling bonds, o sa pamamagitan ng pag-deposito ng hydrogen-rich dielectric film at paglabas ng hydrogen sa panahon ng sintering upang mag-bond ito sa dangling bonds. Ang field-effect passivation ay nagpapababa ng bilang ng minority carriers na umaabot sa ibabaw sa pamamagitan ng pagbuo ng electric field malapit sa ibabaw na nagtataboy sa mga carrier ng parehong polarity, na nakakamit sa pamamagitan ng pagpapababa ng mataas na surface doping concentration o pagdaragdag ng dielectric layer na may mataas na fixed charge.

Ang mga hakbang sa SiNx process ay: pre-deposition (gas lamang, walang RF, pinupuno ang tubo at pinatatag ang presyon); deposition 1-2-3 (RF on, nagpapasok ng SiH4 at NH3 upang bumuo ng tatlong SiNx layers na may unti-unting bumababang Si-N ratio, dahil ang mas mataas na Si-N ratio ay nagbibigay ng mas mataas na refractive index); deposition 4 (RF on, SiH4, O2 at NH3 na bumubuo ng SiONx layer); deposition 5 (RF on, SiH4 at O2 na bumubuo ng SiO2 layer); at N2 purging ng mga linya at tubo upang alisin ang reactive gas at maiwasan ang SiH4 explosion kapag binubuksan ang pinto ng furnace.

9. Screen Printing (Metallization)

Pagkatapos makumpleto ng texturing, diffusion at coating ang PN junction at passivation, ang cell ay makakabuo ng kuryente sa ilalim ng liwanag. Upang makuha at kolektahin ang kuryenteng ito, ang front at rear electrodes ay ipi-print sa ibabaw ng cell, kadalasan sa pamamagitan ng screen printing, drying at sintering.

Ang sistema ng screen printing ay binubuo ng limang elemento: squeegee, tinta (paste), screen, substrate (wafer) at printing platform. Ang angkop na performance ng paste printing (viscosity, shear-thinning ability) ay ang paunang kailangan para sa malakihang mass printing, at ang screen mesh count, wire diameter at dinisenyong line width ay malaki ang nagtatakda sa printed morphology. Sa operasyon, ang paste ay dumadaan sa mga patterned mesh openings, at ang squeegee ay naglalagay ng pressure habang gumagalaw sa screen, pinipindot ang paste mula sa pattern openings papunta sa wafer. Ang viscosity ng paste ay nagpapanatili nito na nakadikit sa loob ng range, at ang squeegee ay nagpapanatili ng linear contact sa screen at substrate, ang contact line ay gumagalaw kasama ng squeegee upang makumpleto ang print stroke.

Ang paste ay dapat magbigay ng mahusay na printability para sa mass production, magandang ohmic contact sa emitter para sa mababang contact resistivity at mas mataas na FF, minimal na pinsala sa emitter upang limitahan ang metallization-induced Voc loss, at ang pinakamababang posibleng bulk resistivity upang mabawasan ang current loss. Ang mga hakbang ng proseso ay: drying upang mag-evaporate ang organics sa paste; pre-sintering upang matunaw ang glass frit, matunaw ang silver particles at buksan ang passivation layer; sintering upang matunaw ang mas maraming metal sa glass at pagdugtungin ito; at cooling upang ang metal na natunaw sa glass ay mag-precipitate sa surface, na bumubuo ng ohmic contact sa pagitan ng metal at semiconductor.

Konklusyon

Ang TOPCon manufacturing process ay isang tumpak na pagkakasunod-sunod ng texturing, doping, passivation, deposition, annealing at metallization steps, bawat isa ay dinisenyo upang i-maximize ang carrier selectivity at i-minimize ang recombination para sa mas mataas na conversion efficiency.

Pananaw ng ooitech: naniniwala ang ooitech na ang mataas na efficiency ng TOPCon ay nagmumula sa synergy ng tunnel oxide at passivated contact technology, kung saan ang bawat clean, deposition at annealing step ay nagtutulungan upang itulak ang mga limitasyon ng carrier selectivity at surface passivation.

Kaugnay na pagbabasa: Ang Proseso ng Pagmamanupaktura at Teknolohiya ng Photovoltaic Modules · Paano Gumagana ang isang Solar Panel Production Line