BC-TOPCon's laatste achterkantgevecht: houd de onderste SiOx bevroren, zoneer de middelste laag met AlOx/SiOx
Inhoudsopgave
Productintroductie
"Oude Zhang, dat papier van 26,34% met front-n-vinger plus volledig contact achter-p dubbellaag — de volgende stap is om de achter-p ook vingervormig te maken, en dat is echte BC. Maar onder de p-vinger, die middelste SiOx-laag: houden we de pure SiOx van 26,66, of wisselen we naar AlOx/SiOx om het veldeffect te lenen?" Die vraag kwam vanmorgen op, direct nadat ik het 26,34%-papier in de productielijngroepchat had geplaatst, en de BC-projectmensen begonnen erachteraan te zitten.
In echte BC-TOPCon kan de onderste SiOx — de laag die de passiverende pinholes laat groeien — niet worden aangeraakt. Maar de "middelste SiOx"-laag, waarvan de oorspronkelijke taak was om Ag te blokkeren en de stoplaag te verdunnen, kan per zone worden bespeeld zodra de p-vingers gelokaliseerd zijn. Niet-contactgebieden gaan naar AlOx/SiOx om het veldeffect te lenen. Contactgebieden, direct onder de pasta, houden pure SiOx om B-diffusie te stoppen die opblaast. Die ene wissel is het grootste stuk dat je aan de achterkant kunt pakken binnen de 1,3% absolute sprong van 26,34% naar 27,6%+.
Technische Parameters
Ten eerste, de twee 27%+ BC-benchmarks op tafel
Zheng, Z. et al. Maximizing carrier extraction in hybrid back-contact silicon solar cells. Nature (2026). https://doi.org/10.1038/s41586-026- (Peking University of Technology + Golden Stone Energy, gecertificeerd 27,62%)
LONGi HIBC, 28,13%, ISFH CalTeC apr 2026 (LONGi HIBC 2.0, HPBC-route, vers record gezet). Gebouwd op HIBC 1.0 (Wang G. et al., Nature 647, 369–374, 2025, DOI:10.1038/s41586-025-09681-w, 27,81%) geïtereerd met iPET + LIC; papier in behandeling, certificering op LONGi's officiële site.
| Metriek | JinKo 26,66% (bifaciaal n-TOPCon) | BJUT + Golden Stone 27,62% (HBC) | LONGi HIBC 28,13% |
|---|---|---|---|
| Structuur | Front-boor + achter n-TOPCon volledig contact dubbellaag | Front a-SiOx + achter p/n interdigitated (HBC) | Front HJT-P + achter TOPCon-N vinger (HIBC) |
| Voc (mV) | 744.6 | 740 | — |
| Jsc (mA/cm²) | ~41,2 geschat | 42.54 | — |
| FF (%) | 85.57 | 87.73 | — |
| Belangrijke zet | Dubbele laag SiOx/poly + Ag-blokkering | Gradiënt B-gedoteerd a-Si + O-gedoteerd a-SiOx frontpassivering | Bipolaire hybride passivering (P-zijde a-Si:H + N-zijde poly) |
Let op die FF van 87,73%. 26,66% haalt slechts 85,57%. Dat absolute FF-verschil van 2% is niet iets dat een "achterzijde dubbele laag" alleen kan goedmaken. Het komt van optimalisatie van de achterzijde vingergeometrie, schaduwvrij frontoppervlak zonder grid, en het terugdringen van contactrecombinatie naar het niveau van 400-500 fA/cm² (meer hieronder).
Technische voordelen
Hoe de dubbele laag SiOx/poly verandert zodra p-vingers gelokaliseerd zijn
Zowel de 26,66% als de 26,34% "dubbele lagen" zijn volledige contact achterzijden — poly bedekt het hele achteroppervlak, de middelste SiOx loopt als een doorlopende plaat. Zodra echte BC zowel achter-n als achter-p vingervormig maakt, gaat de stapel van "deken" naar "interdigitated," en moeten die twee logica's opnieuw worden verdeeld.
Onderste SiOx (~1.x nm, de tunnelplaats) — beweegt nooit.
Dit is het thuisgebied van dat Das Solar pinhole-passiveringsartikel. Het groeit zuurstofhoudende pinholes van de klasse 10¹² cm⁻², en het verlagen van J₀ naar 2-4 fA/cm² leunt hierop.
In BC staat de onderste SiOx onder de p-vinger tegenover B-gedoteerd poly, niet P. B zit met hogere Dit op het Si/SiO₂-grensvlak, en B-segregatie verpest de SiOx-stoichiometrie. Dus de onderste SiOx aan de p-vingerzijde wil eigenlijk iets dikker zijn dan aan de n-vingerzijde (+0,2-0,3 nm), met een voorafgaande anneal bij 1050°C om B te activeren en de kristalliniteit naar 98% te trekken (de basislijn die het 26,34%-artikel geeft).
Middelste SiOx (oorspronkelijk 1,5 nm, de Ag-blokkeringsplaats) — in BC kan het materiaal worden gezoneerd.
Dit is de kernvariabele. De middelste in 26,66/26,34 is puur thermisch SiO₂, enkelvoudig functioneel (blokkeert Ag + verdunt de stoplaag). Onder de interdigitated BC-structuur krijgt de p-vingerregio twee nieuwe pijnpunten die volledig contact nooit hoefde te trotseren.
Pijnpunt A: De p-TOPCon-zijde is van nature zwak op veldeffect. De vaste lading van B op het Si/SiO₂-grensvlak is positief (tegenovergesteld aan de n+-zijde). Puur SiOx geeft geen p-zijde veldeffectpassivering, dus moet je negatieve lading lenen van een buitenste AlOx-stapel.
Pijnpunt B: Metaalcontact-recombinatie J₀,metaal onder de p-vinger is het rendementsplafond van BC. Zilvervrij BC zit vandaag op Al-contact J₀,metaal ~2400-2500 fA/cm², wat overeenkomt met ~25,9% rendement. Om het 26,8% Ag-systeemniveau te bereiken, moet je J₀,metaal onder de 400-500 fA/cm² drukken.
Een pure SiOx-middenlaag kan A niet aan. Het hele ding vervangen door AlOx/SiOx stapt op een andere landmijn.
AlOx/SiOx als tunnel-laag is een valkuil, maar als middenlaag kan het snoep zijn
Twee scenario's worden in de literatuur door elkaar gehaald en moeten gescheiden worden gehouden.
Scenario 1: AlOx vervangt direct de onderste SiOx als tunnel-laag. Kaur's werk (Solar Energy Materials 2021) is hier het waarschuwende verhaal:
AlOx en AlOx/SiOx dubbellagen als tunnel-lagen passiveren slechter dan pure SiOx.
Mechanisme: AlOx/SiOx versterkt B-diffusie aanzienlijk en onderdrukt P-diffusie. B hoopt zich op in een "reservoir" in het AlOx-gebied en duwt dan in c-Si — een dubbele klap van Auger-recombinatie plus B-O-paartdefecten.
Bovendien diffundeert Al uit het AlOx in c-Si en vormt diepe niveaus, dus SRH-recombinatie stijgt ook.
Dus de onderste SiOx kan absoluut niet worden vervangen door AlOx — dat is de kernreden waarom de 26,66/26,34-baselijnen niet bewegen, en het is precies waarom LONGi HIBC draait op "P-zijde met a-Si:H (HJT-logica), N-zijde met poly (TOPCon-logica)." De P-zijde omzeilt simpelweg de SiOx/poly-opstelling en volgt de HJT-amorfe + waterstofroute om de B-SiOx-valkuil te ontwijken.
Scenario 2: AlOx/SiOx zit in de "midden"-positie (geen tunneling, alleen veldeffect + Ag-blokkering). Dit is de BC-only zet:
Onderste SiOx (1.x nm) blijft puur thermisch SiO₂, groeit de passiverende pinholes.
Boven het binnenste poly (p+, hoge kristalliniteit), onder het buitenste poly (p++, zwaar gedoteerd voor metallisatie) zit de pure SiOx-middenlaag (1-1,5 nm).
In niet-contactgebieden (tussen vingers, en binnen vingers weg van pasta), wisselt de middenlaag naar een ultradunne AlOx (2-4 nm) / SiOx (1 nm) stapel. AlOx negatieve vaste lading ~10¹²-10¹³ cm⁻² geeft de p-vinger een veldeffect en drukt de p-TOPCon-zijde Dit omlaag.
In contactgebieden (onder de pasta-opening), houdt de middenlaag pure SiOx — om te voorkomen dat AlOx B-diffusie laat exploderen tijdens het vuren (Ag-pasta vuurt op 700-800°C, en AlOx wordt onstabiel boven 550°C als Si-H dissocieert).
Er zijn nog geen openbare BC-dwarsdoorsnededata voor dit "gezoneerde midden", maar de logische keten klopt. a-SiOx:H/AlOx:H bij 6nm/12nm op n-type front-surface passivering levert al τeff 5,1 ms op zonder anneal, wat aangeeft dat AlOx die niet direct c-Si raakt (met a-SiOx of SiOx ertussen) veldeffect en chemische passivering laat samenwerken. Het niet-contactgebied van de BC p-vinger is precies dat geval: onderste SiOx scheidt c-Si, het middelste AlOx/SiOx scheidt het binnenste poly, AlOx raakt c-Si nooit, en het B-diffusiepad wordt geblokkeerd door twee barrières, onderste SiOx plus binnenste poly — veel veiliger dan AlOx als directe tunnellaag.
Producttoepassing
Drie ondersteunende zetten voor p-vingerlokalisatie (de toename van 26,34 naar 27,6)
| Zet | 26,34% basislijn | Toename door BC p-vingerlokalisatie | Aangepakt knelpunt |
|---|---|---|---|
| Onderste SiOx | Volledig contact 1,8 nm (p-TOPCon-zijde) | 1,8→2,0 nm onder p-vinger (anti-B-pinning), 1,3-1,5 nm onder n-vinger | B-segregatie verwoest SiOx |
| Middelste SiOx | Zuiver SiOx 1 nm (in-situ) | Gezoneerd: niet-contact AlOx(3nm)/SiOx(1nm), contact zuiver SiOx 1 nm | Zwak p-zijde veldeffect |
| Buitenste poly | 90 nm p++, alkalimetaalpasta | Laser-LCO-opening onder p-vinger, opent alleen AlOx/SiNx zonder poly/SiOx te beschadigen (iVoc stabiel geverifieerd) | J₀,metaal 2400→400 |
| Anneal | 1050°C voor-anneal, 98% kristalliniteit | Hetzelfde, maar p/n-vinger co-annealvenster moet compromis sluiten — P-zijde 880-920, B-zijde 1050, splitsing bij ~950-980°C lange anneal | Thermisch budgetconflict |
| Metallisatie | Alkalimetaal Ag-pasta (4wt% Na₂O/K₂O) | Zilvervrij Al-contact of Ag-Al gemengde pasta, p-vinger 700°C firing J₀,metaal ~2400, n-vinger ~2500 zelfde conditie | Zilvervrij + druk J₀,metaal naar 400 |
Dat zilvervrije BC-data is belangrijk: na LCO (lasercontactopening) zakt iVoc nauwelijks en Raman toont geen amorf signaal, wat bewijst dat "het venster openen zonder poly/SiOx-passivering te breken" haalbaar is — dat is de procesbasis voor "zuivere SiOx-middenlaag in contactgebieden + LCO-pasta-venster" onder de BC-p-vinger. Maar J₀,metaal 2400 fA/cm² levert slechts 25,9% rendement op. Die 0,9% absolute kloof naar het Ag-systeem van 26,8% wordt volledig opgegeten door contactrecombinatie. De volgende sprong-bottleneck is niet de passivatielaag, maar de metallisatie.
Dus waar gaat het op de achterkant echt om in die laatste sprong naar 27%?
Zet alle vier generaties op een rij — Das 25,4 → JinKo 26,66 → JinKo 26,34 → Golden Stone 27,62 / LONGi 28,13:
25,4%-generatie: de achterkant vocht om de "pinhole-persoonlijkheid" van de onderste SiOx (passivering vs recombinatie), LPCVD-tweestapsoxidatie die 10¹²-klasse passiverende pinholes laat groeien.
26,66%-generatie: de achterkant vocht om de dubbellaagse SiOx/poly + middelste SiOx-Ag-blokkering + laserverdunning, waardoor metallisatiedegradatie en parasitaire absorptie werden opgelost.
26,34%-generatie: achter p-TOPCon volledig contact dubbellaags + alkalimetaalpasta + 1050°C voorverwarming, knagend aan p-zijde B-segregatie en metallisatie.
27,6%+-generatie (BC): achter p/n interdigitated, onderste SiOx afgestemd op polariteit (p-zijde 2,0 / n-zijde 1,3) + gezoneerde middenlaag (niet-contact AlOx/SiOx voor veldeffect, contact zuivere SiOx) + LCO-opening zonder passivering te beschadigen + zilvervrije/laag-Ag metallisatie die J₀,metaal naar 400 drukt.
Eén contra-intuïtieve oproep: boven 27%, in de "veldeffect + dubbellaags-combinatie" van de achterkant, kan AlOx niet in de onderste laag (de tunnelplaats blaast B-diffusie op), alleen in het middelste niet-contactgebied. Dat is het grootste verschil met het PERC-tijdperk van "AlOx direct op c-Si om negatieve lading te lenen." De BC-structuur geeft je toevallig de ruimte voor een "gezoneerde middenlaag" (interdigitated geometrie brengt zijn eigen zonering mee). Volledig contact TOPCon kan dit simpelweg niet spelen. Dat verklaart ook waarom 26,66/26,34 nooit AlOx in het midden plaatsten — ze zijn volledig contact, het midden moet dienst doen als stoplaag + Ag-blokkering, en zuivere SiOx is veiliger.
Wat een BC-pilootlijn eerst kan proberen
Verplaats p-vinger onderste SiOx van 1,5 naar 1,8-2,0 nm — voeg 30-50% LPCVD 620°C O₂-tijd toe, kijk eerst naar het B-segregatie ECV-profiel.
Draai "twee-keuze" middenmonsters: Groep A zuivere SiOx 1,5 nm (26,66-basislijn), Groep B niet-contact ALD AlOx 3nm / SiOx 1nm plus contact zuivere SiOx 1,5 nm (zorg dat de LCO-vensteruitlijning klopt).
Stem de LCO-laser af om AlOx te accommoderen — AlOx is gevoeliger voor 355 nm dan SiOx, dus het deep-UV 4,8 eV foton "open alleen SiNx/AlOx zonder poly/SiOx te beschadigen" recept moet opnieuw worden gekalibreerd voor B-zijde en N-zijde doses afzonderlijk.
Schakel metallisatie over naar Ag-Al gemengde pasta of volledig Al, vergrendel firing op 700°C — de baseline n/p J₀,metaal 2400-2500 vereist glasfrit + firing-atmosfeer + contactpatroondichtheid die allemaal samen worden afgestemd om 400-500 te bereiken.
Open vragen voor het BC-metallisatieteam
Productiefbaarheid van de "gezoneerde midden" onder de p-vinger — vereist ALD AlOx alleen op het niet-contactgebied een masker, of deponeer je full-face en laat je LCO het AlOx in het contactgebied wegvegen? Het eerste voegt een maskerstap toe (BC is al complex genoeg), het laatste riskeert dat de LCO-laser de AlOx/SiOx-stapel wegveegt en de onderliggende SiOx-passiverende pinholes beschadigt (alleen het wegvegen van AlOx/SiNx is geverifieerd als niet-schadelijk voor poly/SiOx; de AlOx/SiOx-stapel is niet geverifieerd).
Ook gebruikte Golden Stone's 27,62% "gradiënt B-gedoteerde a-Si + O-gedoteerde a-SiOx frontpassivering," met de P-zijde op HJT-logica in plaats van TOPCon. Zal HIBC (P-zijde HJT + N-zijde TOPCon) eerder 28% bereiken dan full-TOPCon BC (zowel p-vinger als n-vinger poly/SiOx)? LONGi's 28,13% lijn lijkt erop dat HIBC heeft gewonnen, maar de apparaat-eenvoud van full-TOPCon BC (poly aan zowel N- als P-zijde, gedeelde anneal) zou op lange termijn kunnen winnen op kosten. Deze twee BC-subroutes zullen elkaar binnenkort tegenkomen over de afweging "passiveringsplafond vs procescomplexiteit".
Vier papers achter elkaar (Das 25,4 → JinKo 26,66 → JinKo 26,34 → Golden Stone 27,62 / LONGi 28,13), en TOPCon's drie-generaties achterkantlogica van 25%→26%→27%+ is compleet: passiverende pinholes → dubbellaagse Ag-blokkering + verdunning → BC-interdigitering + gezoneerd midden + veldeffectcombinatie.
Ooitech's Visie
Het gezoneerde-midden idee is slim, maar eerlijk gezegd ligt de hardere strijd op de lijn, niet op de tekentafel. Het verlagen van J₀,metaal van 2400 naar 400 betekent dat je LCO-laserdosering, pastafrit en firing-profiel tolerantie moeten behouden over elke vinger, wafer na wafer — en dat is een module-lijn herhaalbaarheidsprobleem net zozeer als een cel-fysica probleem. Of de industrie nu op full-TOPCon BC of HIBC uitkomt, het procesvenster krimpt in beide gevallen, dus metrologie en thermische controle op de achterkantstapel worden de echte poortwachters. Mensen die moduleproductielijnen bouwen of upgraden kunnen veel van deze firing- en laminatie-afwegingen oppikken op het Ooitech YouTube-kanaal op www.youtube.com/ooitech.
