TBC Güneş Hücresi Teknolojisi (TOPCon Arka Kontak): Tam Süreç Kılavuzu

Teknolojiye Genel Bakış

Aşağıdaki içerik yalnızca referans amaçlı paylaşılmıştır. Herhangi bir teknik ihlal veya yanlış yönlendirme durumunda, kaldırılması veya düzeltilmesi için yazarla iletişime geçmekten çekinmeyin.

TBC hücresi nedir?

TBC, TOPCon Back Contact anlamına gelir. TOPCon pasivasyonunu (tünel oksit artı poli-silikon) IBC iç içe geçmiş arka kontak yapısıyla birleştirir, bu nedenle insanlar buna POLO-IBC hücresi de der.

TOPCon tünel oksit/poli-Si pasivasyonunu IBC arka kontak düzeniyle derinlemesine entegre eder. Bu, TOPCon'un güçlü arka pasivasyonu ile IBC'nin ön ızgara gölgelemesi olmaması avantajını ve tüm akım toplamanın arkaya taşınmasını sağlar. Sonuç olarak daha yüksek açık devre voltajı ve daha yüksek kısa devre akımı elde edilir. Bir sonraki nesil için ana akım N-tipi yüksek verimli yollardan biridir.

Temel avantajlar

• Ön metal ızgaraları yok, bu nedenle ön gölgeleme kaybı ortadan kalkar ve Isc artar

• TOPCon tünel pasivasyonu arka birleşmeyi azaltır ve Voc'u yükseltir

• İç içe geçmiş P/N arka kontak düzeni, taşıyıcı toplama yolunu optimize eder ve seri direnci düşürür

• Standart TOPCon ve standart IBC ile karşılaştırıldığında, pasivasyon kalitesi ve yapısal entegrasyon arasında denge sağlar

• Mevcut N-tipi hatlardaki çoğu temel ekipmanla uyumludur, bu nedenle proses adım adım yükseltilebilir

Geleneksel hücrelerle karşılaştırması

• Standart TOPCon: ön ızgara gölgelemesi, arkada tam alan TOPCon pasivasyonu

• Standart IBC: arka kontak yapısı, ancak pasivasyon silikon oksit/silikon nitrür kullanır, tünel poli-Si pasivasyonu yok

• TBC (POLO-IBC): IBC arka kontak yapısı artı entegre TOPCon tünel pasivasyonu, böylece hem yapı hem de pasivasyon optimize edilir

Tam Proses Akışına Genel Bakış

Wafer girişi → ön temizleme / testere hasarı giderme → arka tünel oksit + poly-Si biriktirme (LPCVD) → arka SiN maske biriktirme → ilk arka lazer açma (bor bölgesi) → bor katkılama (p-poly) → ikinci arka lazer açma (fosfor bölgesi) → fosfor katkılama (n-poly) → sarma difüzyonu / BSG / PSG'yi gidermek için temizleme → arka pasivasyon filmi biriktirme → arkayı korumak için mum maske baskı → ön tekstürleme + P/N izolasyon aşındırma → ön ve arka SiN yansıma önleyici pasivasyon filmi biriktirme → arka metal elektrot serigrafi baskı → pişirme → elektriksel test → sınıflandırma ve paketleme

Detaylı Proses Şartnameleri

3.1 Temizleme ve parlatma (ön temizleme + testere hasarı giderme)

Amaç: testere hasar tabakasını, yüzey metal safsızlıklarını, partikülleri ve yağı gidermek; wafer'ı tek veya çift taraflı parlatmak, temiz ve düz bir silikon taban elde etmek ve daha sonraki tünel tabakası birikiminin homojen olmasını sağlamak.

Ana ekipman: inline ıslak temizleme ve parlatma hattı, alkali parlatma tankı, asit temizleme tankı.

Ana kimyasallar: güçlü alkali (NaOH/KOH), HF, HCl, IPA, tekstürleme katkısı, yüzey aktif madde.

Ana izleme kalemleri:

• Parlatma ağırlık kaybı: elektronik terazi

• Yüzey yansıtma: yansıtma test cihazı

• Azınlık taşıyıcı ömrü iVoc: WCT-120 geçici ömür test cihazı

• Taşıyıcı rekombinasyon görüntüleme: PL test cihazı (R3-PL)

• Yüzey pürüzlülüğü ve temizliği: optik mikroskop

Kalite kontrol: testere hasarı tamamen giderilmiş, yüzeyde leke veya basamak yok, homojen ağırlık kaybı, belirgin ömür düşüşü yok.

3.2 Tünel oksit + poly-Si biriktirme

Amaç: wafer arkasında ultra ince bir tünel oksit (SiO₂) ve ardından intrinsik poly-Si tabakası büyütmek, güçlü alan ve kimyasal pasivasyon ile düşük arka rekombinasyon sağlayan temel TOPCon pasivasyon yapısını oluşturmak.

Ana ekipman: tüp LPCVD.

Gaz kaynakları: SiH₄, O₂, N₂ (taşıyıcı / temizleme).

Ana kalemler:

• Poly-Si kalınlığı: poly kalınlık test cihazı, elipsometre

• Tünel oksit kalınlığı: ECV, elipsometre

• iVoc (WCT-120)

• PL homojenliği

• Tabaka direnci (katkılama öncesi intrinsik poly izleme)

Kalite kontrol: oksit ultra ince ve homojen, poli-Si yoğun ve deliksiz, gofret genelinde iyi kalınlık tutarlılığı.

3.3 Arka SiN maske biriktirme

Amaç: intrinsik poli-Si üzerine, daha sonraki lazer açma ve katkılama adımları için bloke edici maske olarak yoğun bir silisyum nitrür (SiNₓ) tabakası biriktirmek, böylece seçici katkılama bölgeleri oluşturmak.

Ana ekipman: PECVD.

Gaz kaynakları: SiH₄, NH₃, N₂.

Anahtar öğeler: SiN kalınlığı (spektroskopik elipsometre), kırılma indisi ve homojenlik, iVoc, PL homojenliği.

Kalite kontrol: yoğun maske, deliksiz, katkılama izolasyonunu garanti etmek için homojen kalınlık.

3.4 İlk arka lazer açma (bor difüzyon penceresi)

Amaç: bor difüzyon alanı üzerindeki SiN maskesini, alttaki intrinsik poli-Si'yi koruyarak lokal lazer ablasyonu ile seçici olarak kaldırmak, daha sonraki p-tipi poli için pencereyi açmak.

Ana ekipman: fiber / nanosaniye veya pikosaniye lazer açma sistemi, yüksek hassasiyetli lazer desenleme aleti.

Proses ayarı: lazer gücü, tekrarlama hızı, tarama hızı ve nokta örtüşmesini, yalnızca üst SiN maskesi kaldırılacak ve alttaki intrinsik poli-Si hasar görmeyecek, pasivasyon tabanı sağlam kalacak şekilde ayarlayın.

Ana karakterizasyon: oluk şeklinin, kenar bütünlüğünün ve poli tabakasının yanıp yanmadığının optik mikroskop ile kontrolü.

3.5 Arka bor katkılama (p-poli)

Amaç: açılan alandaki intrinsik poli-Si'yi bor difüzyonu ile p-tipi ağır katkılı poli'ye (p-poli) dönüştürmek, yüzeyde BSG oluşturmak. BSG daha sonra fosfor difüzyonu için doğal bloke maske görevi görür.

Ana ekipman: tüp bor difüzyon fırını.

Proses ortamı: sıvı kaynak BBr₃; ortam O₂, N₂.

Ana karakterizasyon: p-bölgesi tabaka direnci, katkılama homojenliği, BSG kaplama bütünlüğü, PL katkılama homojenliği.

Kalite kontrol: yeterli bor katkılama, homojen tabaka direnci, sürekli ve eksiksiz BSG, yerel boşluklar olmamalı.

3.6 İkinci arka lazer açma (fosfor difüzyon penceresi)

Amaç: kalan SiN maskesini kaldırarak katkılanmamış intrinsik poli-Si'yi n-tipi fosfor katkılama bölgesi olarak açığa çıkarmak, aynı zamanda önceden oluşturulmuş BSG tabakasını lazer hasarından korumak.

Ana ekipman: lazer desenleme / açma sistemi.

Proses odağı: BSG katmanını delmemek için hassas lazer enerji kontrolü, P ve N bölgeleri arasında temiz bir izolasyon sınırı sağlar.

3.7 Arka fosfor katkılama (n-poli)

Amaç: ikinci pencere içsel poli-Si'yi fosforla difüze ederek n-tipi ağır katkılı poli (n-poli) oluşturmak. Önceki adımda oluşan BSG, kendinden hizalamalı maske görevi görerek fosforun p-poli alanına difüze olmasını engeller ve P/N bölgelerinin kendinden izolasyonunu sağlar.

Ana ekipman: tüp fosfor difüzyon fırını.

Proses ortamı: sıvı kaynak POCl₃; ortam O₂, N₂.

Temel prensip: kalan BSG doğal bir difüzyon bariyeri görevi görür ve p-poli alanının fosforla kirlenmesini önler. Fosfor difüzyonundan sonra BSG kısmen bor-fosfor karışık okside dönüşür ve izolasyonu daha da güçlendirir.

Ana karakterizasyon: n-bölgesi tabaka direnci, P/N sınır izolasyonu, kaçak akım trend izleme.

3.8 Sarma difüzyonunu temizlemek için temizlik (BSG/PSG giderme)

Amaç: tüm BSG, PSG ve yüzey kalıntılarını kimyasal olarak gidermek ve kenar sarma ile yan katkılama katmanlarını temizleyerek kenar kaçağını önlemek.

Ana ekipman: hat içi ıslak temizlik hattı.

Ana kimyasallar: esas olarak HF, asidik katkılar ve tamponlu asit sistemi.

Proses yardımcıları: temiz kuru hava üfleme, sıcak hava kurutma.

Kalite kontrol: oksit cam tamamen giderilmiş, kalıntısız temiz yüzey, kenarlarda sarma kalıntısı yok.

3.9 Arka SiN pasivasyon koruyucu film biriktirme

Amaç: arka interdigitated P/N poli yapısı üzerine bir SiN pasivasyon koruyucu film biriktirerek arka kontak alanını pasive etmek ve korumak, sonraki adımlarda kimyasal saldırıları engellemek.

Ana ekipman: PECVD.

Gaz kaynakları: SiH₄, NH₃, N₂.

Karakterizasyon: SiN kalınlığı, kırılma indisi, film homojenliği.

3.10 Arka mum maske kaplama (koruyucu maske)

Amaç: arka tarafı tamamen bir mum koruyucu tabaka ile serigrafi baskı yoluyla kaplayarak oluşturulan P/N arka kontak yapısını ve SiN filmini korumak, sonraki ön aşındırma işleminin arka fonksiyonel katmanlara zarar vermesini önlemek.

Ana ekipman: serigrafi yazıcı (mum baskı istasyonu).

Kontrol odağı: tam mum baskı, atlama baskı yok, iğne deliği yok, iyi kenar sızdırmazlığı, böylece arka taraf tüm süreç boyunca korunur.

3.11 Ön yüz kimyasal aşındırma + mum sıyırma ve temizleme

Amaç:

1. Ön yüzdeki fazla katkı ve hasar katmanlarını gidermek

2. Ön yüzü dokulandırarak piramit yüzey oluşturmak ve ön yansımayı azaltmak

3. Yanal aşındırma ile arka P ve N bölgeleri arasında kenar izolasyonu sağlayarak kenar kaçağını azaltmak

4. Son olarak arka mum maskesini sıyırarak tam arka kontak yapısını açığa çıkarmak

Ana ekipman: çift taraflı inline ıslak aşındırma ve dokulandırma hattı.

Ana kimyasallar: güçlü alkali (NaOH), HF, dokulandırma katkısı, tamponlu aşındırıcı.

Gaz kaynakları: temiz basınçlı hava, N₂ üfleme.

Kalite kontrol: düzgün ön yüz dokulandırma, kalifiye piramit morfolojisi, uygun P/N izolasyonu, kaçak yolu olmaması, kalıntısız temiz mum sıyırma.

3.12 Ön ve arka SiN yansıma önleyici pasivasyon filmi

Amaç: ön yüze hem yansıma önleyici hem de yüzey pasivasyonu sağlamak için SiN yansıma önleyici pasivasyon filmi biriktirmek; arka pasivasyon filmini ekleyip optimize ederek pasivasyon ve güvenilirliği daha da iyileştirmek.

Ana ekipman: PECVD.

Gaz kaynakları: SiH₄, NH₃, N₂.

Karakterizasyon: ön ve arka film kalınlığı, kırılma indisi, azınlık taşıyıcı ömrü, yansıma oranı.

3.13 Arka elektrot serigrafi baskı ve pişirme

Amaç: arka P bölgesine gümüş-alüminyum elektrotlar ve n-tipi poli bölgesine gümüş elektrotlar basarak iç içe geçmiş arka kontak pozitif ve negatif elektrotlarını oluşturmak, ardından yüksek sıcaklıkta pişirme ile metal ile katkılı poli-Si arasında omik kontak oluşturmak.

Ana ekipman: özel arka kontak serigrafi yazıcısı, inline pişirme fırını.

Ana adımlar: arka elektrot desen hizalama baskısı → kurutma → yüksek sıcaklıkta pişirme (omik kontak oluşturma).

3.14 Son aşama muayene ve sınıflandırma

Süreç içeriği: EL muayenesi (kusurlar, mikro çatlaklar, kaçak), IV elektrik testi (Voc, Isc, FF, Eff), görünüm muayenesi, derecelendirme ve sınıflandırma, paketleme ve depolama.

Muayene ekipmanı: EL test cihazı, IV test cihazı, görünüm muayene istasyonu.

Ana Zorluklar ve Odaklanılması Gerekenler

TBC teknolojisinin zorlu kısımları nelerdir ve dikkat nereye verilmelidir?

• Ultra ince tünel oksit kalınlık homojenliğini kontrol etmek zordur

• İki lazer açma adımı son derece yüksek hizalama hassasiyeti gerektirir

• BSG kendinden hizalamalı maskenin bozulmadan kalması sürecin özüdür

• P/N iç içe geçmiş izolasyon aşındırması kenar kaçağına eğilimlidir

• Arka kontak elektrot baskısı, geleneksel hücrelere göre daha yüksek hizalama hassasiyeti gerektirir

• Tüm akış boyunca azınlık taşıyıcı ömrü bozulmasını yönetmek zordur

İzlenecek ana SPC parametreleri

• Tünel oksit kalınlığı ve poli-Si kalınlığı

• Her iki adım için lazer açma morfolojisi ve hizalama sapması

• Bor ve fosfor difüzyonunun tabaka direnci homojenliği

• Tüm akış boyunca izlenen iVoc ve PL azınlık taşıyıcı ömrü

• Ön yansıma ve dokulandırma morfolojisi

• EL mikro çatlakları, kaçak ve kenar izolasyon durumu

Ooitech'in Görüşü

TBC detaylarda yaşar veya ölür ve BSG kendinden hizalamalı maske burada sessiz kahramandır çünkü fosfor ve bor bölgelerinin üçüncü bir maske adımı olmadan kendilerini düzenlemesine izin verir. Modül hatlarında en çok izlediğimiz şey, bu yüksek Voc arka kontak hücrelerinin aşağı akışta şeritleme ve laminasyonda nasıl davrandığıdır, çünkü tüm arka metalizasyonları bağlantı oyununu değiştirir. Gerçek N-tipi modül hatlarını çalışırken görmek isterseniz, YouTube kanalımız www.youtube.com/ooitech bakmaya değer fabrika görüntülerine sahiptir.