BC-TOPCon:s sista baksidesstrid: Behåll
Innehållsförteckning
Produktintroduktion
"Gamle Zhang, den där 26,34%-artikeln med front-n-finger plus helkontaktande back-p dubbelskikt — nästa steg är att göra back-p fingerformat också, och det är riktig BC. Men under p-fingret, det där mitt-SiOx-skiktet: håller vi oss till ren 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%-artikeln i produktionslinjens gruppchatt, och BC-projektkillarna började jaga den.
I äkta BC-TOPCon, kan den nedre SiOx – den som bildar de passiverande pinhålen – inte röras. Men "mellan-SiOx"-skiktet, vars ursprungliga uppgift var att blockera Ag och tunna ut stoppskiktet, kan spelas per zon när p-fingrarna lokaliseras. Icke-kontaktområden går till AlOx/SiOx för att låna fälteffekten. Kontaktområden, direkt under pastan, behåller ren SiOx för att stoppa B-diffusion från att explodera. Den enda ombytet är den enskilt största biten du kan äta på baksidan inom hoppet på 1,3 % absolut 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-väg, nytt 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; artikel väntar, certifiering på LONGi:s officiella webbplats.
| Mätvärde | JinKo 26,66% (bifacial n-TOPCon) | BJUT + Golden Stone 27,62% (HBC) | LONGi HIBC 28,13% |
|---|---|---|---|
| Struktur | Främre bor + bakre n-TOPCon helkontakt dubbelskikt | Främre a-SiOx + bakre p/n interdigiterad (HBC) | Främre HJT-P + bakre 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 "dubbelskikt på baksidan" ensamt kan kompensera. Det kommer från optimering av fingergeometrin på baksidan, skuggningsfri frontyta utan gitter, och att pressa kontaktrekombinationen ner 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 kontakt på baksidan — poly täcker hela baksidan, 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.
Botten-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 botten-SiOx under p-fingret inför B-dopad poly, inte P. B sitter med högre Dit vid Si/SiO₂-gränssnittet, och B-segregering förstör SiOx-stökiometrin. Så botten-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, med en enda funktion (blockera Ag + tunna stoppskiktet). Under den interdigiterade BC-strukturen möter p-fingerregionen två nya smärtpunkter som heltäckande kontakt 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). Ren 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.
Ett rent SiOx-mellanlager kan inte hantera A. Att byta ut hela grejen 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-sidan med a-Si:H (HJT-logik), N-sidan med poly (TOPCon-logik)." P-sidan kringgår helt enkelt SiOx/poly-uppläggningen och går HJT-amorfa + väte-vägen för att undvika B-SiOx-fällan.
Scenario 2: AlOx/SiOx sitter i "mitten"-positionen (ingen tunnelering, 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++, hårt dopat för metallisering) sitter det rena SiOx-mellanlagret (1-1,5 nm).
I icke-kontaktområden (mellan fingrar, och inuti fingrar bort från pasta), byts mitten till en ultratunn AlOx (2-4 nm) / SiOx (1 nm) stack. AlOx negativ fast laddning ~10¹²-10¹³ cm⁻² ger p-fingern en fälteffekt och pressar ner p-TOPCon-sidans Dit.
I kontaktområden (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 på 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-sidan) | 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-sidans 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-sidan 880-920, B-sidan 1050, dela 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-firing J₀,metal ~2400, n-finger ~2500 samma villkor | Silverfri + pressa J₀,metal till 400 |
Den silverfria BC-datan är viktig: efter LCO (laserkontaktöppning) 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-mellanregion i kontaktområden + LCO-pastafönster" under BC-p-fingret. Men J₀,metal 2400 fA/cm² motsvarar bara 25,9 % verkningsgrad. Det 0,9 %-absoluta gapet till Ag-systemets 26,8 % äts helt upp av kontaktrekombination. Nästa stegs flaskhals är inte passiveringsskiktet, utan 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 fullkontaktsdubbelskikt + alkalimetallpasta + 1050°C förglödgning, som gnagde på p-sidans B-segregering och metallisering.
27,6 %+-generationen (BC): bakre p/n interdigiterad, botten-SiOx anpassad efter polaritet (p-sida 2,0 / n-sida 1,3) + zonindelad mellandel (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 (tunnelstället blåser upp B-diffusion), bara i den icke-kontakt mittregionen. 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 mellandel" (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 fungera som både stoppskikt och 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-segregeringens 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 av 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 "passiveringstak vs proceskomplexitet".
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 repeterbarhetsproblem på modullinjen 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 bakside-stacken 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.
