TBC-zonneceltechnologie (TOPCon Back Contact): Volledig

Snel antwoord: TBC staat voor Tunnel Oxide Passivated Contact Back Contact, ook wel geschreven als TOPCon back contact. TBC is een back-contactcel die een TOPCon-passiverend contact aan de achterzijde gebruikt in plaats van een heterojunctiecontact. Het past binnen een bredere routesequentie waarin de industrie zich beweegt van uniforme achteroppervlakken naar regionaal gedifferentieerde achterarchitecturen, waarbij aan elk gebied van de achterzijde een ander contacttype wordt toegewezen. Voor een fabrikant is de betekenis van TBC procescompatibiliteit: omdat het voortbouwt op TOPCon-processtappen die lijnen al draaien, is het de back-contactvariant die het minst kost om over te nemen vanuit een geïnstalleerde TOPCon-basis. Het meet- en karakterisatiewerk dat hiermee gepaard gaat — carrier lifetime-tools zoals de WCT-120-klasse — wordt belangrijker bij TBC dan bij een front-contactcel, omdat het achterpatroon de plek is waar de passiveringskwaliteit daadwerkelijk de efficiëntie bepaalt. Inspectie van de achterzijde wordt ook een opbrengstinstrument in plaats van een kwaliteitscontrole.

PV-moduleproductie · door Jerry, Ooitech

Technologieoverzicht

Waar TBC zich in de bredere routesequentie bevindt, en waarom procescompatibiliteit nu belangrijker is dan structuur, wordt behandeld in de BC-celtechnologieroadmap: van structuur naar proces.

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-passivering (tunneloxide plus poly-silicium) met de IBC interdigitated back contact-structuur, daarom noemen mensen het ook wel 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:

1. Verwijder overtollige dotering en beschadigde lagen aan de voorzijde van de wafer

2. Textuur de voorzijde om een piramideoppervlak te vormen en de frontreflectie te verminderen

3. Bereik randisolatie tussen de achterste P- en N-zones door lateraal etsen om randlekage te verminderen

4. 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.

Gerelateerd: Zonnepaneel fabricagemachine: stations en lay-out legt uit hoe dezelfde procesreeks wordt opgeschaald van 5 MW naar 1,2 GW en welke inputs moeten worden vastgelegd voordat u bestelt.

FAQ

Wat is de volledige vorm van TBC?

TBC staat voor Tunnel Oxide Passivated Contact Back Contact. De naam combineert de contacttechnologie (de tunneloxide plus gedoteerde polysiliciumstapel) met de architectuur (beide polariteitscontacten aan de achterzijde). Het wordt ook geschreven als TOPCon back contact, en de POLO-IBC-route is hetzelfde idee onder een onderzoeksnaam.

Is TBC hetzelfde als TOPCon?

Nee. TOPCon verwijst naar de passiverende contactstructuur en wordt normaal toegepast op een cel met contact aan voor- en achterzijde. TBC behoudt dat contact maar verplaatst beide polariteiten naar de achterzijde, dus het achterpatroon, de isolatie en de metallisatie zijn nieuw werk, ook al is de contactstapel vertrouwd.

Wat is POLO-IBC in relatie tot TBC?

POLO-IBC is de onderzoeksbenaming voor een back-contactcel gebouwd op poly-Si-op-oxide-passiverende contacten, dezelfde contactfamilie die TBC gebruikt. Het ISFH-resultaat van 2026 op M2-wafers met industriële apparatuur rapporteerde een gecertificeerd rendement van 24,5 procent voor die route.

Waar staan TBC, HBC en HIBC ten opzichte van elkaar?

TBC past een TOPCon-contact toe op het achterpatroon, HBC past een siliciumheterojunctiecontact toe, en HIBC wijst verschillende contacttypen toe aan verschillende achterregio's. De BC-afkortingenkaart en technologieroadmap zet de volledige sequentie uiteen met de volledige vorm van elke afkorting.