BC-TOPCon:s sista baksidesstrid: Håll botten-SiOx frusen, zonera mellanskiktet med AlOx/SiOx
Innehållsförteckning
Produktintroduktion
"Gamle Zhang, det där 26,34%-pappret med front-n-finger plus helkontakt bak-p dubbelskikt — nästa steg är att göra bak-p fingerformat också, och det är riktig BC. Men under p-fingret, det där mellersta SiOx-skiktet: håller vi oss till den rena SiOx från 26,66, eller byter vi till AlOx/SiOx för att låna fälteffekten?" Den frågan kom upp i morse, direkt efter att jag släppte 26,34%-pappret i produktionslinjens gruppchatt, och BC-projektkillarna började jaga den.
I äkta BC-TOPCon kan botten-SiOx — den som växer de passiverande pinholes — inte röras. Men det "mellersta SiOx-skiktet", vars ursprungliga jobb var att blockera Ag och tunna ner stoppskiktet, kan spelas av zon när p-fingrarna lokaliseras. Icke-kontaktregioner går till AlOx/SiOx för att låna fälteffekten. Kontaktregioner, direkt under pastan, behåller ren SiOx för att stoppa B-diffusion från att explodera. Det bytet är den enskilt största biten du kan äta på baksidan inom det 1,3%-abs hoppet från 26,34% till 27,6%+.
Tekniska parametrar
Först, de två 27%+ BC-riktmärkena på bordet
Zheng, Z. et al. Maximizing carrier extraction in hybrid back-contact silicon solar cells. Nature (2026). https://doi.org/10.1038/s41586-026- (Beijing University of Technology + Golden Stone Energy, certifierad 27,62%)
LONGi HIBC, 28,13%, ISFH CalTeC apr 2026 (LONGi HIBC 2.0, HPBC-rutt, nysatt rekord). Byggd på HIBC 1.0 (Wang G. et al., Nature 647, 369–374, 2025, DOI:10.1038/s41586-025-09681-w, 27,81%) itererad med iPET + LIC; papper under arbete, certifiering på LONGi:s officiella webbplats.
| Mätvärde | JinKo 26,66% (bifacial n-TOPCon) | BJUT + Golden Stone 27,62% (HBC) | LONGi HIBC 28,13% |
|---|---|---|---|
| Struktur | Front bor + bak n-TOPCon helkontakt dubbelskikt | Front a-SiOx + bak p/n interdigiterad (HBC) | Front HJT-P + bak TOPCon-N finger (HIBC) |
| Voc (mV) | 744.6 | 740 | — |
| Jsc (mA/cm²) | ~41,2 uppskattat | 42.54 | — |
| FF (%) | 85.57 | 87.73 | — |
| Nyckelsteg | Dubbelskikt SiOx/poly + Ag-blockering | Gradient B-dopad a-Si + O-dopad a-SiOx frontpassivering | Bipolär hybridpassivering (P-sida a-Si:H + N-sida poly) |
Titta på den FF på 87,73 %. 26,66 % når bara 85,57 %. Det där 2 % absoluta FF-gapet är inte något som en "bakre dubbelskikt" ensamt kan kompensera. Det kommer från optimering av bakre fingergeometri, skuggningsfri frontyta utan gitter, och att pressa ner kontaktrekombinationen till 400-500 fA/cm²-nivån (mer nedan).
Tekniska fördelar
Hur dubbelskiktet SiOx/poly förändras när p-fingrar lokaliseras
Både 26,66 % och 26,34 % "dubbelskikten" har heltäckande baksida — poly täcker hela bakytan, det mellersta SiOx löper som ett kontinuerligt skikt. När riktig BC gör både bak-n och bak-p fingerformade, går stacken från "filt" till "interdigiterad", och de två logikerna måste delas om.
Nedre SiOx (~1.x nm, tunnelplatsen) — flyttas aldrig.
Detta är hemmaplan för den där Das Solar-pinhole-passiveringsartikeln. Den växer 10¹² cm⁻²-klass syrebärande pinholes, och att pressa J₀ ner till 2-4 fA/cm² lutar sig mot den.
I BC står det nedre SiOx under p-fingret inför B-dopat poly, inte P. B sitter med högre Dit vid Si/SiO₂-gränssnittet, och B-segregering förstör SiOx-stökiometrin. Så det nedre SiOx på p-fingersidan vill faktiskt vara något tjockare än på n-fingersidan (+0,2-0,3 nm), med en förglödning vid 1050°C för att aktivera B och dra kristalliniteten till 98 % (baslinjen som 26,34 %-artikeln ger).
Mellersta SiOx (ursprungligen 1,5 nm, Ag-blockeringsplatsen) — i BC kan materialet zonindelas.
Detta är kärnvariabeln. Det mellersta i 26,66/26,34 är ren termisk SiO₂, enfunktionell (blockerar Ag + tunnar stoppskiktet). Under den interdigiterade BC-strukturen möter p-fingerregionen två nya smärtpunkter som heltäckande aldrig behövde hantera.
Smärtpunkt A: P-TOPCon-sidan är naturligt svag på fälteffekt. Den fasta laddningen från B vid Si/SiO₂-gränssnittet är positiv (motsatsen till n+-sidan). Rent SiOx ger ingen fälteffektpassivering på p-sidan, så du måste låna negativ laddning från ett yttre AlOx-stack.
Smärtpunkt B: Metallkontaktrekombination J₀,metal under p-fingern är BC-effektivitetstaket. Silverfritt BC ligger idag på Al-kontakt J₀,metal ~2400-2500 fA/cm², vilket motsvarar ~25,9 % effektivitet. För att nå 26,8 %-nivån i Ag-systemet måste du pressa J₀,metal under 400-500 fA/cm².
En ren SiOx-mellanlager kan inte hantera A. Att byta ut hela till AlOx/SiOx trampar på en annan mina.
AlOx/SiOx som tunnellager är en fälla, men som mellanlager kan det vara godis
Två scenarier blandas ihop i litteraturen och måste hållas åtskilda.
Scenario 1: AlOx ersätter direkt det nedre SiOx som tunnellager. Kaurs arbete (Solar Energy Materials 2021) är varningshistorien här:
AlOx och AlOx/SiOx dubbellager som tunnellager passiverar sämre än rent SiOx.
Mekanism: AlOx/SiOx förstärker markant B-diffusion och undertrycker P-diffusion. B hopar sig i en "reservoar" i AlOx-regionen och trycker sedan in i c-Si — en dubbel smäll av Auger-rekombination plus B-O-par-defekter.
Dessutom diffunderar Al från AlOx in i c-Si och bildar djupa nivåer, så SRH-rekombinationen ökar också.
Så det nedre SiOx kan absolut inte bytas ut mot AlOx — det är grundorsaken till att 26,66/26,34-baslinjerna inte rör sig, och det är exakt därför LONGi HIBC kör "P-sida med a-Si:H (HJT-logik), N-sida med poly (TOPCon-logik)." P-sidan kringgår helt enkelt SiOx/poly-upplägget och går HJT-amorfa + väte-vägen för att undvika B-SiOx-fällan.
Scenario 2: AlOx/SiOx sitter i "mitten"-positionen (ingen tunneling, bara fälteffekt + Ag-blockering). Detta är BC-only-spelet:
Nedre SiOx (1.x nm) förblir rent termiskt SiO₂, växer de passiverande pinholes.
Ovanför det inre poly (p+, hög kristallinitet), under det yttre poly (p++, kraftigt dopat för metallisering) sitter det rena SiOx-mellanlagret (1-1,5 nm).
I icke-kontaktregioner (mellan fingrar, och inuti fingrar bort från pasta) byts mitten till en ultratunn AlOx (2-4 nm) / SiOx (1 nm) stack. AlOx negativa fasta laddning ~10¹²-10¹³ cm⁻² ger p-fingern en fälteffekt och pressar ner p-TOPCon-sidans Dit.
I kontaktregioner (under pastaöppningen) behåller mitten rent SiOx — för att hindra AlOx från att låta B-diffusion explodera under firing (Ag-pasta bränns vid 700-800°C, och AlOx blir instabilt över 550°C när Si-H dissocierar).
Det finns ännu ingen offentlig BC-tvärsnittsdata för denna "zonerade mitt", men logikkedjan håller. a-SiOx:H/AlOx:H vid 6nm/12nm på n-typ frontytpassivering ger redan τeff 5,1 ms utan glödgning, vilket säger att AlOx som inte direkt rör c-Si (med a-SiOx eller SiOx emellan) låter fälteffekt och kemisk passivering samverka. BC p-fingerkontaktens icke-kontaktområde är exakt det fallet: botten-SiOx separerar c-Si, mitten-AlOx/SiOx separerar den inre poly, AlOx rör aldrig c-Si, och B-diffusionsvägen blockeras av två barriärer, botten-SiOx plus inre poly — mycket säkrare än AlOx som direkt tunnellager.
Produkttillämpning
Tre stödåtgärder för p-fingerlokalisering (ökningen från 26,34 till 27,6)
| Åtgärd | 26,34% baslinje | BC p-fingerlokaliseringsökning | Flaskhals åtgärdad |
|---|---|---|---|
| Botten SiOx | Full kontakt 1,8 nm (p-TOPCon-sida) | 1,8→2,0 nm under p-finger (anti-B-pinning), 1,3-1,5 nm under n-finger | B-segregering förstör SiOx |
| Mitten-SiOx | Ren SiOx 1 nm (in-situ) | Zonerad: icke-kontakt AlOx(3nm)/SiOx(1nm), kontakt ren SiOx 1 nm | Svag p-sida fälteffekt |
| Yttre poly | 90 nm p++, alkalimetallpasta | Laser-LCO-öppning under p-finger, öppnar endast AlOx/SiNx utan att skada poly/SiOx (iVoc verifierad stabil) | J₀,metal 2400→400 |
| Glödgning | 1050°C förglödgning, 98% kristallinitet | Samma, men p/n-finger samglödgningsfönster måste kompromissa — P-sida 880-920, B-sida 1050, delat vid ~950-980°C lång glödgning | Termisk budgetkonflikt |
| Metallisering | Alkalimetall-Ag-pasta (4wt% Na₂O/K₂O) | Silverfri Al-kontakt eller Ag-Al-blandpasta, p-finger 700°C inbränning J₀,metal ~2400, n-finger ~2500 samma villkor | Silverfri + pressa J₀,metal till 400 |
Den silverfria BC-datan är viktig: efter LCO (laser kontaktöppning) sjunker iVoc knappt och Raman visar ingen amorf signal, vilket bevisar att "öppna fönstret utan att bryta poly/SiOx-passiveringen" är görbart — det är processgrunden för "behåll ren SiOx-mellan i kontaktområden + LCO-pasta-fönster" under BC-p-fingret. Men J₀,metal 2400 fA/cm² mappar bara till 25,9% verkningsgrad. Det 0,9%-abs gapet till Ag-systemets 26,8% äts helt upp av kontaktrekombination. Nästa stegs flaskhals är inte passiveringsskiktet, det är metalliseringen.
Så vad kämpar baksidan egentligen om i det sista språnget till 27%?
Radera upp alla fyra generationerna — Das 25,4 → JinKo 26,66 → JinKo 26,34 → Golden Stone 27,62 / LONGi 28,13:
25,4%-generationen: baksidan kämpade om botten-SiOx:ens "pinhole-personlighet" (passivering vs rekombination), LPCVD tvåstegsoxidation som växte 10¹²-klass passiverande pinholes.
26,66%-generationen: baksidan kämpade om dubbelskikts-SiOx/poly + mellan-SiOx Ag-block + laserförtunning, vilket löste metalliseringsdegradering och parasitisk absorption.
26,34%-generationen: bakre p-TOPCon fullkontakt dubbelskikt + alkalimetallpasta + 1050°C förglödgning, gnagande på p-sidans B-segregation och metallisering.
27,6%+-generationen (BC): bakre p/n interdigiterad, botten-SiOx justerad efter polaritet (p-sida 2,0 / n-sida 1,3) + zonindelad mellan (icke-kontakt AlOx/SiOx för fälteffekt, kontakt ren SiOx) + LCO-öppning utan att skada passiveringen + silverfri/låg-Ag-metallisering som pressar J₀,metal till 400.
En kontraintuitiv poäng: över 27%, i baksidans "fälteffekt + dubbelskiktskombination", kan AlOx inte gå i botten (tunnelplatsen blåser upp B-diffusion), bara i den icke-kontakt mittzonen. Det är den största skillnaden från PERC-erans "AlOx direkt på c-Si för att låna negativ laddning." BC-strukturen råkar ge dig utrymme för en "zonindelad mellan" (interdigiterad geometri ger sin egen zonindelning). Fullkontakt TOPCon kan helt enkelt inte spela detta. Det förklarar också varför 26,66/26,34 aldrig satte AlOx i mitten — de är fullkontakt, mitten måste dubbla som stoppskikt + Ag-block, och ren SiOx är säkrare.
Vad en BC-pilotlinje kan prova först
Flytta p-fingrets botten-SiOx från 1,5 till 1,8-2,0 nm — lägg till 30-50% LPCVD 620°C O₂-tid, titta först på B-segregationens ECV-profil.
Kör "två-val" mellanprover: Grupp A ren SiOx 1,5 nm (26,66-baslinje), Grupp B icke-kontakt ALD AlOx 3nm / SiOx 1nm plus kontakt ren SiOx 1,5 nm (få LCO-fönsterjusteringen rätt).
Stäm av LCO-lasern för att anpassa AlOx — AlOx är känsligare för 355 nm än SiOx, så receptet för djup-UV 4,8 eV-fotonen "öppna endast SiNx/AlOx utan att skada poly/SiOx" behöver omkalibreras för B-sidan och N-sidan doser separat.
Byt metallisering till Ag-Al-blandad pasta eller ren Al, lås bränningen vid 700°C — baslinjen n/p J₀,metal 2400-2500 kräver att glasfrit, bränningsatmosfär och kontaktmönsterdensitet stäms av tillsammans för att nå 400-500.
Öppna frågor för BC-metalliseringsgruppen
Tillverkningsbarhet för den "zonerade mitten" under p-fingret — kräver ALD AlOx endast på icke-kontaktområdet en mask, eller deponerar du över hela ytan och låter LCO svepa bort AlOx i kontaktområdet? Det förra lägger till ett masksteg (BC är redan komplext nog), det senare riskerar att LCO-lasern sveper AlOx/SiOx-stacken och skadar botten-SiOx som passiverar pinholes (endast svepning av AlOx/SiNx verifierades som icke-skadlig för poly/SiOx; AlOx/SiOx-stacken verifierades inte).
Dessutom använde Golden Stone's 27,62% "gradient B-dopad a-Si + O-dopad a-SiOx frontpassivering," med P-sidan på HJT-logik snarare än TOPCon. Kommer HIBC (P-sida HJT + N-sida TOPCon) att nå 28% tidigare än full-TOPCon BC (både p-finger och n-finger poly/SiOx)? LONGi's 28,13%-linje ser ut som att HIBC vann, men enkelheten i full-TOPCon BC (poly på både N- och P-sidor, delad glödgning) kan vinna tillbaka på långsiktig kostnad. Dessa två BC-underrutter kommer att kollidera härnäst över avvägningen "passiveringsgräns vs processkomplexitet."
Fyra artiklar i rad (Das 25,4 → JinKo 26,66 → JinKo 26,34 → Golden Stone 27,62 / LONGi 28,13), och TOPCon's tre-generationers baksidelogik från 25%→26%→27%+ är komplett: passiverande pinholes → dubbelskikts Ag-block + förtunning → BC-interdigitering + zonerad mitt + fälteffektkombination.
Ooitechs syn
Den zonerade mitten-idén är smart, men ärligt talat är den svårare kampen på linjen, inte på ritbordet. Att pressa J₀,metal från 2400 ner mot 400 innebär att din LCO-laserdosering, pastafrit och bränningsprofil måste hålla toleransen över varje finger, skiva efter skiva — och det är ett modullinjeproblem med repeterbarhet lika mycket som ett cellfysikproblem. Oavsett om industrin landar på full-TOPCon BC eller HIBC först, krymper processfönstret i båda fallen, så metrologi och termisk kontroll på bakstaplingssidan blir de verkliga grindvakterna. Folk som bygger eller uppgraderar modulproduktionslinjer kan lära sig mycket om dessa brännings- och lamineringsavvägningar på Ooitech YouTube-kanal på www.youtube.com/ooitech.
