Teknolojiye Genel Bakış

Aşağıdaki içerik yalnızca referans amaçlı paylaşılmıştır. Herhangi bir teknik ihlal veya yanlış yönlendirme varsa, düzeltme veya kaldırma için yazar ile 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 ve IBC'nin ön ızgara gölgelemesi olmaması avantajını sağlar, tüm akım toplama arkaya taşınır. 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 olmadığından 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 çekirdek ekipmanların çoğuyla 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 ile sağlanır, tünel poli-Si pasivasyonu yoktur.

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

Tam Proses Akışı Genel Bakış

Wafer giriş → ön temizleme / testere hasarı giderme → arka tünel oksit + poli-Si biriktirme (LPCVD) → arka SiN maske biriktirme → ilk arka lazer açma (bor bölgesi) → bor katkılama (p-poli) → ikinci arka lazer açma (fosfor bölgesi) → fosfor katkılama (n-poli) → sarma difüzyonu / BSG / PSG'yi temizlemek 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 Spesifikasyonları

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

Amaç: testere hasar katmanını, 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 katmanı biriktirmesinin homojen olmasını sağlamak.

Ana ekipman: hat içi 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 + poli-Si biriktirme

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

Ana ekipman: tüp LPCVD.

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

Ana kalemler:

• Polisilikon kalınlığı: polisilikon kalınlık test cihazı, elipsometre

• Tünel oksit kalınlığı: ECV, elipsometre

• iVoc (WCT-120)

• PL homojenliği

• Tabaka direnci (katkılama öncesi intrinsik polisilikon izleme)

Kalite kontrol: oksit ultra ince ve homojen, polisilikon yoğun ve deliksiz, plaka genelinde iyi kalınlık tutarlılığı.

3.3 Arka SiN maske biriktirme

Amaç: intrinsik polisilikon üzerine yoğun bir silisyum nitrür (SiNₓ) tabakası biriktirerek, daha sonraki lazer açma ve katkılama adımları için bloke edici maske oluşturmak ve seçici katkılama bölgelerine izin vermek.

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 yerel lazer ablasyonu ile seçici olarak kaldırmak, alttaki intrinsik polisilikonu koruyarak daha sonraki p-tipi polisilikon 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 ayarlayarak sadece üst SiN maskesinin kaldırılması ve alttaki intrinsik polisilikonun hasar görmemesi, pasivasyon tabanının sağlam kalması.

Ana karakterizasyon: optik mikroskop ile oluk şekli, kenar bütünlüğü ve polisilikon tabakasının yanıp yanmadığının kontrolü.

3.5 Arka bor katkılama (p-poli)

Amaç: açılan alandaki intrinsik polisilikonu bor difüzyonu ile p-tipi ağır katkılı poliye (p-poli) dönüştürmek ve yüzeyde BSG oluşturmak. BSG daha sonra fosfor difüzyonu için doğal bir 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 katkılaması, homojen tabaka direnci, sürekli ve eksiksiz BSG, yerel boşluklar olmamalı.

3.6 Arka lazer açıklığı (fosfor difüzyon penceresi)

Amaç: katkısız intrinsic poli-Si'yi n-tipi fosfor katkılama bölgesi olarak açığa çıkarmak için kalan SiN maskesini kaldırmak, aynı anda daha önce oluşturulmuş BSG katmanını lazer hasarından korumak.

Ana ekipman: lazer desenleme/açma sistemi.

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

3.7 Arka fosfor katkılama (n-poli)

Amaç: ikinci pencere intrinsic poli-Si'ye fosfor difüzyonu yaparak n-tipi ağır katkılı poli (n-poli) oluşturmak. Önceki adımda oluşturulan BSG, kendinden hizalamalı maske görevi görerek fosforun p-poli bölgesine difüzyonunu engeller ve P/N bölgelerinin kendi kendine 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 bölgesinin fosfor kontaminasyonunu durdurur. Fosfor difüzyonundan sonra BSG kısmen bir bor-fosfor karışık okside dönüşür ve bu da 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 ve yan katkılama katmanlarını temizleyerek kenar kaçağını önlemek.

Ana ekipman: hat içi ıslak temizlik hattı.

Ana kimyasallar: esas olarak HF, ayrıca 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 bölgesini pasive etmek ve korumak ve sonraki adımlarda kimyasal saldırıyı 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 yüzeyi, oluşturulan P/N arka kontak yapısını ve SiN filmini korumak için serigrafi ile mum koruyucu tabaka ile tamamen kaplamak, böylece daha 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 yüzey tüm süreç boyunca korunur.

3.11 Ön kimyasal aşındırma + mum sökme ve temizleme

Amaç:

1. Wafer ön yüzeyindeki fazla katkı ve hasar katmanlarını gidermek

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

3. Arka P ve N bölgeleri arasında yanal aşındırma ile 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 dokulandırma, kalifiye piramit morfolojisi, uygun P/N izolasyonu, kaçak yolu yok, kalıntısız temiz mum sıyırma.

3.12 Ön ve arka SiN yansıma önleyici pasivasyon filmi

Amaç: Ön yüzeye hem yansıma önleyici hem de yüzey pasivasyonu 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.

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 elektrotları oluşturmak, ardından yüksek sıcaklıkta pişirme ile metal ile katkılı poli-Si arasında omik kontak oluşturmak.

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

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

3.14 Son aşama inceleme ve sınıflandırma

İşlem içeriği: EL incelemesi (kusurlar, mikro çatlaklar, kaçak), IV elektrik testi (Voc, Isc, FF, Eff), görünüm incelemesi, sınıflandırma ve ayırma, paketleme ve depolama.

İnceleme ekipmanı: EL test cihazı, IV test cihazı, görünüm inceleme istasyonu.

Ana Zorluklar ve Odaklanılması Gerekenler

TBC teknolojisinin zor kısımları nelerdir ve dikkat nereye verilmelidir?

• Ultra ince tünel oksit kalınlık homojenliğini kontrol etmek zordur

• İki lazer açma adımı son derece yüksek hizalama doğruluğu gerektirir

• BSG kendinden hizalamalı maskenin sağlam kalması sürecin özüdür

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

• Arka kontak elektrot baskısı, geleneksel hücrelere göre daha yüksek hizalama doğruluğu 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 takip edilen 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 laminasyon sırasında nasıl davrandığıdır, çünkü tamamen arka metalizasyonları bağlantı oyununu değiştirir. Gerçek N-tipi modül hatlarını çalışırken görmek isterseniz, YouTube kanalımız www.youtube.com/ooitech izlemeye değer fabrika görüntülerine sahiptir.