TBC-zonneceltechnologie (TOPCon Back Contact): Volledige procesgids
Inhoudsopgave
Technologieoverzicht
De onderstaande inhoud wordt gedeeld ter referentie. Als er sprake is van technische inbreuk of onjuiste richtlijnen, neem dan gerust contact op met de auteur voor verwijdering of correctie.
Wat is een TBC-cel?
TBC staat voor TOPCon Back Contact. Het combineert TOPCon-passivatie (tunneloxide plus poly-silicium) met de IBC-structuur met interdigitated back contact, dus mensen noemen het ook een POLO-IBC-cel.
Het integreert diepgaand de TOPCon tunneloxide / poly-Si passivatie met de IBC back contact lay-out. Dat geeft de sterke achterpassivatie van TOPCon plus het IBC-voordeel van geen schaduw door frontroosterlijnen, waarbij alle stroomcollectie naar de achterkant wordt verplaatst. Het resultaat is een hogere openklemspanning en een hogere kortsluitstroom. Het is een van de mainstream N-type hoge-efficiëntieroutes voor de volgende generatie.
Kernvoordelen
Geen metalen roosterlijnen aan de voorkant, dus schaduwverlies aan de voorkant wordt geëlimineerd en Isc gaat omhoog
TOPCon tunnelpassivatie vermindert recombinatie aan de achterkant en verhoogt Voc
De interdigitated P/N back contact lay-out optimaliseert het carrierverzamelingspad en verlaagt de serieweerstand
Vergeleken met standaard TOPCon en standaard IBC balanceert het passivatiekwaliteit en structurele integratie
Compatibel met de meeste kernapparatuur op bestaande N-type lijnen, dus het proces kan stap voor stap worden geüpgraded
Hoe het zich verhoudt tot conventionele cellen
Standaard TOPCon: schaduw door frontroosterlijnen, volledige oppervlakte TOPCon-passivatie aan de achterkant
Standaard IBC: achtercontactstructuur, maar passivering is gebaseerd op siliciumoxide / siliciumnitride, geen tunnel poly-Si passivering
TBC (POLO-IBC): IBC achtercontactstructuur plus geïntegreerde TOPCon tunnelpassivering, dus zowel structuur als passivering zijn geoptimaliseerd
Volledig procesoverzicht
Wafer inkomend → voorreiniging / zaagschade verwijderen → achterste tunneloxide + poly-Si depositie (LPCVD) → achterste SiN masker depositie → eerste achterste laseropening (boorgebied) → boordoping (p-poly) → tweede achterste laseropening (fosforgebied) → fosfordoping (n-poly) → reiniging om wrap-around diffusie / BSG / PSG te verwijderen → achterste passivatiefilm depositie → wasmasker printen om de achterkant te beschermen → voorkant textureren + P/N isolatie etsen → voor- en achterkant SiN antireflectie passivatiefilm depositie → achterste metaalelektrode zeefdrukken → inbranden → elektrische test → sorteren en verpakken
Gedetailleerde procespecificaties
3.1 Reinigen en polijsten (voorreiniging + zaagschade verwijderen)
Doel: verwijder de zaagschadelaag, oppervlaktemetaalverontreinigingen, deeltjes en olie; polijst de wafer enkel- of dubbelzijdig om een schone, vlakke siliciumbasis te krijgen en zorg voor een uniforme laterale tunnelafzetting.
Hoofdapparatuur: inline natte reinigings- en polijstlijn, alkalische polijsttank, zuurreinigingstank.
Belangrijke chemicaliën: sterke alkali (NaOH/KOH), HF, HCl, IPA, textureringsadditief, oppervlakteactieve stof.
Belangrijke controlepunten:
Polijstgewichtsverlies: elektronische balans
Oppervlaktereflectie: reflectiemeter
Minderheidsdragerlevensduur iVoc: WCT-120 transiënte levensduurtester
Dragerrecombinatiebeeldvorming: PL-tester (R3-PL)
Oppervlakteruwheid en reinheid: optische microscoop
Kwaliteitscontrole: zaagschade volledig verwijderd, geen vlekken of treden op het oppervlak, uniform gewichtsverlies, geen duidelijke levensduurdaling.
3.2 Tunneloxide + poly-Si depositie
Doel: groei een ultradun tunneloxide (SiO₂) en vervolgens een intrinsieke poly-Si laag op de waferachterkant, vorm de kern TOPCon passiveringsstructuur voor sterke veld- en chemische passivering en lage achterrecombinatie.
Hoofdapparatuur: buis LPCVD.
Gasbronnen: SiH₄, O₂, N₂ (draaggas / spoelgas).
Belangrijke punten:
Poly-Si dikte: poly-diktemeter, ellipsometer
Tunneloxide dikte: ECV, ellipsometer
iVoc (WCT-120)
PL-uniformiteit
Bladweerstand (intrinsiek poly-monitoring vóór dotering)
Kwaliteitscontrole: oxide ultradun en uniform, poly-Si dicht en gaatjesvrij, goede dikteconsistentie over de wafer.
3.3 Achterkant SiN-masker depositie
Doel: een dichte siliciumnitride (SiNₓ) laag deponeren op het intrinsieke poly-Si als blokkerend masker voor de latere laseropening en doteringsstappen, waardoor selectieve doteringszones mogelijk worden.
Hoofdapparatuur: PECVD.
Gasbronnen: SiH₄, NH₃, N₂.
Belangrijke items: SiN-dikte (spectroscopische ellipsometer), brekingsindex en uniformiteit, iVoc, PL-uniformiteit.
Kwaliteitscontrole: dicht masker, geen gaatjes, uniforme dikte om doteringsisolatie te garanderen.
3.4 Eerste achterkant laseropening (boriumdiffusievenster)
Doel: selectief het SiN-masker verwijderen boven het boriumdiffusiegebied door lokale laserablatie, terwijl het onderliggende intrinsieke poly-Si behouden blijft, waardoor het venster voor het latere p-type poly wordt geopend.
Hoofdapparatuur: fiber / nanoseconde of picoseconde laseropeningssysteem, hoogprecisie laserpatroonvormingstool.
Procesafstemming: laservermogen, herhalingsfrequentie, scansnelheid en spotoverlap aanpassen zodat alleen het bovenste SiN-masker wordt verwijderd en het onderliggende intrinsieke poly-Si niet wordt beschadigd, waardoor de passiveringsbasis intact blijft.
Belangrijke karakterisering: optische microscoopcontrole van groefvorm, randintegriteit en of de poly-laag is verbrand.
3.5 Achterkant boriumdotering (p-poly)
Doel: boriumdiffusie in het intrinsieke poly-Si in het geopende gebied om het om te zetten in p-type zwaar gedoteerd poly (p-poly), terwijl BSG op het oppervlak wordt gevormd. De BSG fungeert later als een natuurlijk blokkerend masker voor fosfordiffusie.
Hoofdapparatuur: buisvormige boriumdiffusieoven.
Procesmedia: vloeibare bron BBr₃; omgeving O₂, N₂.
Belangrijke karakterisering: p-zone bladweerstand, doteringsuniformiteit, BSG-bedekkingsintegriteit, PL-doteringsuniformiteit.
Kwaliteitscontrole: voldoende boriumdotering, uniforme bladweerstand, continue en volledige BSG zonder lokale gaten.
3.6 Tweede laseropening aan de achterzijde (fosfordiffusievenster)
Doel: verwijderen van het resterende SiN-masker om het ongedoteerde intrinsieke poly-Si bloot te leggen als het n-type fosfordotatiegebied, terwijl de reeds gevormde BSG-laag intact blijft tegen laserschade.
Hoofdapparatuur: laserpatroon-/openingssysteem.
Procesfocus: nauwkeurige laserenergiecontrole om door de BSG-laag heen te slaan te voorkomen, waardoor een schone isolatiegrens tussen P- en N-zones behouden blijft.
3.7 Fosfordotatie aan de achterzijde (n-poly)
Doel: fosfordiffusie van het intrinsieke poly-Si van het tweede venster om n-type zwaar gedoteerd poly (n-poly) te vormen. De in de vorige stap gevormde BSG werkt als een zelfuitlijnend masker, dat fosfor blokkeert om in het p-poly-gebied te diffunderen en zorgt voor zelfisolatie van de P/N-zones.
Hoofdapparatuur: buis-fosfordiffusieoven.
Procesmedia: vloeibare bron POCl₃; omgeving O₂, N₂.
Belangrijk principe: de resterende BSG fungeert als een natuurlijke diffusiebarrière en stopt fosforverontreiniging van het p-poly-gebied. Na fosfordiffusie verandert de BSG gedeeltelijk in een boor-fosfor gemengd oxide, wat de isolatie verder versterkt.
Belangrijke karakterisering: plaatweerstand van de n-zone, P/N-grensisolatie, trendbewaking van lekstroom.
3.8 Reiniging om omwikkelingsdiffusie te verwijderen (BSG/PSG-verwijdering)
Doel: chemisch verwijderen van alle BSG, PSG en oppervlakteresten, en het verwijderen van de randomwikkeling en zijdotatielagen om randlekage te voorkomen.
Hoofdapparatuur: inline natte reinigingslijn.
Belangrijke chemicaliën: voornamelijk HF, plus zure additieven en een gebufferd zuursysteem.
Proceshulpmiddelen: schone droge lucht afblazen, hete luchtdroging.
Kwaliteitscontrole: oxideglas volledig verwijderd, schoon oppervlak zonder residu, geen omwikkelingsresidu aan de randen.
3.9 Depositie van SiN-passiveringsbeschermingslaag aan de achterzijde
Doel: deponeren van een SiN-passiveringsbeschermingslaag op de achterste interdigitale P/N-poly-structuur om het achtercontactgebied te passiveren en te beschermen en chemische aanvallen in latere stappen te blokkeren.
Hoofdapparatuur: PECVD.
Gasbronnen: SiH₄, NH₃, N₂.
Karakterisering: SiN-dikte, brekingsindex, filmuniformiteit.
3.10 Wasmaskercoating aan de achterzijde (beschermend masker)
Doel: de achterzijde volledig bedekken met een beschermende waslaag door middel van zeefdruk om de gevormde P/N achtercontactstructuur en SiN-film te beschermen, zodat de latere frontets de achterste functionele lagen niet aantast.
Hoofdapparatuur: zeefdrukker (wasdrukstation).
Controlefocus: volledige wasdruk, geen overslaan, geen gaatjes, goede randafdichting zodat de achterzijde gedurende het hele proces beschermd blijft.
3.11 Front chemisch etsen + was strippen en reinigen
Doel:
Verwijder overtollige dotering en beschadigde lagen aan de voorzijde van de wafer
Textuur de voorzijde om een piramideoppervlak te vormen en de frontreflectie te verminderen
Bereik randisolatie tussen de achterste P- en N-zones door lateraal etsen om randlekage te verminderen
Strippen ten slotte de achterste wasmasker om de volledige achtercontactstructuur bloot te leggen
Hoofdapparatuur: dubbelzijdige inline natte ets- en textuurlijn.
Belangrijkste chemicaliën: sterke alkali (NaOH), HF, textuurtoevoeging, gebufferde etsmiddel.
Gasbronnen: schone perslucht, N₂-afblaas.
Kwaliteitscontrole: uniforme fronttextuur, gekwalificeerde piramidemorfologie, goede P/N-isolatie, geen lekpad, schoon was strippen zonder residu.
3.12 Voor- en achterzijde SiN antireflectie-passivatiefilm
Doel: een SiN antireflectie-passivatiefilm aan de voorzijde deponeren voor zowel antireflectie als oppervlaktepassivatie; de achterste passivatiefilm toevoegen en optimaliseren om passivatie en betrouwbaarheid verder te verbeteren.
Hoofdapparatuur: PECVD.
Gasbronnen: SiH₄, NH₃, N₂.
Karakterisering: filmdikte voor- en achterzijde, brekingsindex, minderheidsdragerlevensduur, reflectie.
3.13 Achterelektrode zeefdruk en bakken
Doel: zilver-aluminium elektroden op de achterste P-zone en zilverelektroden op de n-type poly-zone printen om de interdigitated back contact positieve en negatieve elektroden te vormen, vervolgens hoge-temperatuurbakken gebruiken om ohms contact tussen het metaal en het gedoteerde poly-Si te vormen.
Hoofdapparatuur: speciale back contact zeefdrukker, inline bakoven.
Belangrijkste stappen: achterelektrodepatroon uitlijningsprinten → drogen → hoge-temperatuurbakken (vormen ohms contact).
3.14 Eindinspectie en sortering
Procesinhoud: EL-inspectie (defecten, microscheuren, lekkage), IV-elektrische test (Voc, Isc, FF, Eff), visuele inspectie, sorteren en classificeren, verpakken en opslag.
Inspectieapparatuur: EL-tester, IV-tester, visuele inspectiestation.
Belangrijke uitdagingen en waar op te focussen
Wat zijn de moeilijke onderdelen van TBC-technologie en waar moet aandacht naartoe?
Het beheersen van de dikte-uniformiteit van de ultradunne tunneloxide is moeilijk
De twee laseropeningsstappen vereisen extreem hoge uitlijnnauwkeurigheid
Het intact houden van het BSG-zelfuitlijnende masker is de kern van het proces
De P/N-interdigitated isolatie-ets is gevoelig voor randlekkage
Het printen van achtercontactelektroden vereist een hogere uitlijnnauwkeurigheid dan conventionele cellen
Het beheren van het verval van de minderheidsdragerlevensduur gedurende het hele proces is moeilijk
Belangrijke SPC-parameters om in de gaten te houden
Tunneloxidedikte en poly-Si-dikte
Laseropeningsmorfologie en uitlijningsafwijking voor beide stappen
Sheetweerstand-uniformiteit van boor- en fosfordiffusie
iVoc en PL-minderheidsdragerlevensduur gevolgd gedurende het hele proces
Voorreflectie en textuurmorfologie
EL-microscheuren, lekkage en randisolatiestatus
Ooitech's Visie
TBC staat of valt met de details, en het BSG-zelfuitlijnende masker is hier de stille held, omdat het fosfor- en boorzones zichzelf laat sorteren zonder een derde maskerstap. Wat we het meest in de gaten houden op modulijnen is hoe deze hoog-Voc achtercontactcellen zich stroomafwaarts gedragen bij stringen en lamineren, omdat hun volledige achtercontactmetallisatie het verbindingsspel verandert. Als u echte N-type modulijnen in bedrijf wilt zien, ons YouTube-kanaal www.youtube.com/ooitech heeft fabrieksbeelden die het bekijken waard zijn.
