L'ultima battaglia sul retro di BC-TOPCon: mantenere il SiOx inferiore congelato, zonizzare lo strato intermedio con AlOx/SiOx
Indice
Introduzione al prodotto
"Vecchio Zhang, quel documento del 26,34% con dita frontali e contatto posteriore completo a doppio strato p — la prossima mossa è rendere anche il retro a forma di dito p, e quello è vero BC. Ma sotto il dito p, quello strato SiOx intermedio: restiamo con il SiOx puro del 26,66, o passiamo ad AlOx/SiOx per sfruttare l'effetto di campo?" Questa domanda è arrivata stamattina, subito dopo che ho pubblicato il documento del 26,34% nella chat di gruppo della linea di produzione, e i ragazzi del progetto BC hanno iniziato a inseguirla.
Nel vero BC-TOPCon, il SiOx inferiore — quello che fa crescere i fori passivanti — non può essere toccato. Ma lo strato "SiOx intermedio", il cui compito originale era bloccare l'Ag e assottigliare lo strato di arresto, può essere giocato per zone una volta che i diti p vengono localizzati. Le regioni di non contatto passano ad AlOx/SiOx per sfruttare l'effetto di campo. Le regioni di contatto, proprio sotto la pasta, mantengono SiOx puro per fermare la diffusione del B che esplode. Quello scambio è il singolo pezzo più grande che puoi mangiare sul retro all'interno del salto assoluto dell'1,3% dal 26,34% al 27,6%+.
Parametri tecnici
Prima, i due benchmark BC oltre il 27% sul tavolo
Zheng, Z. et al. Maximizing carrier extraction in hybrid back-contact silicon solar cells. Nature (2026). https://doi.org/10.1038/s41586-026- (Università di Tecnologia di Pechino + Golden Stone Energy, certificato 27,62%)
LONGi HIBC, 28,13%, ISFH CalTeC aprile 2026 (LONGi HIBC 2.0, percorso HPBC, record appena stabilito). Costruito su HIBC 1.0 (Wang G. et al., Nature 647, 369–374, 2025, DOI:10.1038/s41586-025-09681-w, 27,81%) iterato con iPET + LIC; documento in attesa, certificazione sul sito ufficiale LONGi.
| Metrica | JinKo 26,66% (n-TOPCon bifacciale) | BJUT + Golden Stone 27,62% (HBC) | LONGi HIBC 28,13% |
|---|---|---|---|
| Struttura | Boro frontale + n-TOPCon posteriore a doppio strato a contatto completo | a-SiOx frontale + p/n interdigitato posteriore (HBC) | HJT-P frontale + dito TOPCon-N posteriore (HIBC) |
| Voc (mV) | 744.6 | 740 | — |
| Jsc (mA/cm²) | ~41,2 stim. | 42.54 | — |
| FF (%) | 85.57 | 87.73 | — |
| Mossa chiave | Doppio strato SiOx/poly + blocco Ag | Passivazione frontale a gradiente con a-Si drogato B + a-SiOx drogato O | Passivazione ibrida bipolare (lato P a-Si:H + lato N poly) |
Osserva quel FF del 87,73%. Il 26,66% raggiunge solo l'85,57%. Quel divario assoluto del 2% nel FF non è qualcosa che un "doppio strato posteriore" da solo può colmare. Deriva dall'ottimizzazione della geometria delle dita posteriori, dall'ombreggiamento senza griglia sulla superficie frontale e dalla riduzione della ricombinazione di contatto al livello di 400-500 fA/cm² (più sotto).
Vantaggi Tecnici
Come cambia il doppio strato SiOx/poly quando le dita p sono localizzate
Sia il "doppio strato" del 26,66% che quello del 26,34% hanno contatti posteriori completi — il poly copre tutta la superficie posteriore, il SiOx centrale è un unico strato continuo. Una volta che il vero BC rende sia le dita posteriori n che p a forma di dito, lo stack passa da "coperta" a "interdigitato", e quelle due logiche devono essere ridivise.
SiOx inferiore (~1.x nm, il sito tunnel) — non si muove mai.
Questo è il territorio di casa di quel documento sul passivazione a fori di spillo di Das Solar. Cresce fori di spillo contenenti ossigeno di classe 10¹² cm⁻², e spingere J₀ fino a 2-4 fA/cm² si basa su questo.
Nel BC, il SiOx inferiore sotto la dita p affronta poly drogato B, non P. B ha una Dit più alta all'interfaccia Si/SiO₂, e la segregazione di B rovina la stechiometria del SiOx. Quindi il SiOx inferiore lato dita p in realtà vuole essere leggermente più spesso del lato dita n (+0,2-0,3 nm), con un pre-ricottura a 1050°C per attivare B e portare la cristallinità al 98% (la linea di base data dal documento del 26,34%).
SiOx centrale (originariamente 1,5 nm, il sito di blocco Ag) — nel BC, il materiale può essere suddiviso in zone.
Questa è la variabile principale. Il centrale nel 26,66/26,34 è SiO₂ termico puro, monofunzione (blocca Ag + assottiglia lo strato di arresto). Sotto la struttura BC interdigitata, la regione delle dita p incontra due nuovi punti critici che il contatto completo non ha mai dovuto affrontare.
Punto critico A: Il lato p-TOPCon è naturalmente debole sull'effetto di campo. La carica fissa da B all'interfaccia Si/SiO₂ è positiva (opposta al lato n+). Il SiOx puro non dà passivazione per effetto di campo sul lato p, quindi devi prendere in prestito carica negativa da uno stack esterno di AlOx.
Punto critico B: La ricombinazione al contatto metallico J₀,metal sotto il dito p è il tetto massimo di efficienza della BC. La BC senza argento oggi si attesta su un contatto Al con J₀,metal ~2400-2500 fA/cm², corrispondente a un'efficienza di ~25,9%. Per raggiungere il livello del sistema Ag al 26,8%, bisogna spingere J₀,metal sotto i 400-500 fA/cm².
Uno strato intermedio di solo SiOx non può gestire A. Sostituire l'intero strato con AlOx/SiOx calpesta un'altra mina.
AlOx/SiOx come strato tunnel è una trappola, ma come strato intermedio potrebbe essere una caramella
Due scenari vengono confusi in letteratura e devono essere tenuti separati.
Scenario 1: AlOx sostituisce direttamente il SiOx inferiore come strato tunnel. Il lavoro di Kaur (Solar Energy Materials 2021) è il racconto ammonitore qui:
AlOx e doppi strati AlOx/SiOx come strati tunnel passivano peggio del SiOx puro.
Meccanismo: AlOx/SiOx migliora marcatamente la diffusione del B e sopprime la diffusione del P. Il B si accumula in un "serbatoio" nella regione AlOx e poi spinge nel c-Si — un doppio colpo di ricombinazione Auger più difetti di coppia B-O.
In aggiunta, l'Al diffonde dall'AlOx nel c-Si formando livelli profondi, quindi anche la ricombinazione SRH aumenta.
Quindi il SiOx inferiore non può assolutamente essere sostituito con AlOx — questa è la ragione principale per cui le baseline 26,66/26,34 non si muovono, ed è esattamente il motivo per cui LONGi HIBC usa "lato P con a-Si:H (logica HJT), lato N con poly (logica TOPCon)." Il lato P semplicemente evita la configurazione SiOx/poly e percorre la via amorfa + idrogeno HJT per schivare la trappola B-SiOx.
Scenario 2: AlOx/SiOx si trova nella posizione "intermedia" (nessun tunneling, solo effetto campo + blocco Ag). Questa è la mossa solo-BC:
Il SiOx inferiore (1,x nm) rimane SiO₂ termico puro, che fa crescere i pinhole passivanti.
Sopra il poly interno (p+, alta cristallinità), sotto il poly esterno (p++, fortemente drogato per la metallizzazione) si trova il SiOx puro intermedio (1-1,5 nm).
Nelle regioni di non contatto (tra i finger, e dentro i finger lontano dalla pasta), l'intermedio passa a uno stack ultra-sottile di AlOx (2-4 nm) / SiOx (1 nm). La carica fissa negativa dell'AlOx ~10¹²-10¹³ cm⁻² conferisce al dito p un effetto campo e comprime la Dit del lato p-TOPCon.
Nelle regioni di contatto (sotto l'apertura della pasta), l'intermedio mantiene SiOx puro — per impedire che l'AlOx faccia esplodere la diffusione del B durante la cottura (la pasta Ag cuoce a 700-800°C, e l'AlOx diventa instabile sopra i 550°C quando il Si-H si dissocia).
Non ci sono ancora dati pubblici di sezione trasversale BC su questo "middle zonizzato", ma la catena logica regge. a-SiOx:H/AlOx:H a 6nm/12nm su passivazione frontale di tipo n raggiunge già τeff 5,1 ms senza ricottura, il che indica che AlOx non a contatto diretto con c-Si (con a-SiOx o SiOx in mezzo) permette all'effetto di campo e alla passivazione chimica di cooperare. La regione di non contatto del dito p BC è esattamente quel caso: SiOx inferiore separa c-Si, l'AlOx/SiOx intermedio separa il poli interno, AlOx non tocca mai c-Si, e il percorso di diffusione del B è bloccato da due barriere, SiOx inferiore più poli interno — molto più sicuro di AlOx come strato tunnel diretto.
Applicazione del prodotto
Tre mosse di supporto per la localizzazione del dito p (l'incremento da 26,34 a 27,6)
| Mossa | Baseline 26,34% | Incremento localizzazione dito p BC | Collo di bottiglia affrontato |
|---|---|---|---|
| SiOx inferiore | Contatto completo 1,8 nm (lato p-TOPCon) | 1,8→2,0 nm sotto dito p (anti-pinning B), 1,3-1,5 nm sotto dito n | La segregazione di B rovina SiOx |
| SiOx intermedio | SiOx puro 1 nm (in-situ) | Zonizzato: AlOx(3nm)/SiOx(1nm) senza contatto, SiOx puro 1 nm a contatto | Effetto di campo lato p debole |
| Poli esterno | 90 nm p++, pasta metalli alcalini | Apertura LCO laser sotto dito p, apre solo AlOx/SiNx senza danneggiare poli/SiOx (iVoc verificato stabile) | J₀,metallo 2400→400 |
| Ricottura | Pre-ricottura 1050°C, cristallinità 98% | Stessa, ma la finestra di co-ricottura dito p/n deve scendere a compromessi — lato P 880-920, lato B 1050, divisione a ~950-980°C ricottura lunga | Conflitto di budget termico |
| Metallizzazione | Pasta Ag metalli alcalini (4wt% Na₂O/K₂O) | Contatto Al senza argento o pasta mista Ag-Al, dito p cottura 700°C J₀,metallo ~2400, dito n ~2500 stessa condizione | Senza argento + spingere J₀,metallo a 400 |
Questi dati BC senza argento contano: dopo l'apertura laser dei contatti (LCO), l'iVoc cala appena e il Raman non mostra segnale amorfo, dimostrando che "aprire la finestra senza rompere la passivazione poly/SiOx" è fattibile — questa è la base di processo per "mantenere SiOx puro al centro nelle regioni di contatto + finestra di pasta LCO" sotto il dito p del BC. Ma J₀,metal di 2400 fA/cm² corrisponde solo al 25,9% di efficienza. Quel divario assoluto dello 0,9% rispetto al sistema Ag al 26,8% è interamente consumato dalla ricombinazione di contatto. Il collo di bottiglia per il prossimo salto non è lo strato di passivazione, è la metallizzazione.
Allora, cosa sta realmente combattendo il lato posteriore in quell'ultimo salto al 27%?
Allinea tutte e quattro le generazioni — Das 25.4 → JinKo 26.66 → JinKo 26.34 → Golden Stone 27.62 / LONGi 28.13:
Generazione 25,4%: il lato posteriore ha combattuto per la "personalità dei fori" del SiOx inferiore (passivazione vs ricombinazione), con ossidazione in due fasi LPCVD che cresce fori passivanti di classe 10¹².
Generazione 26,66%: il lato posteriore ha combattuto per il doppio strato SiOx/poly + blocco Ag SiOx medio + assottigliamento laser, risolvendo il degrado della metallizzazione e l'assorbimento parassita.
Generazione 26,34%: p-TOPCon posteriore a contatto pieno doppio strato + pasta a metalli alcalini + pre-ricottura a 1050°C, erodendo la segregazione del B lato p e la metallizzazione.
Generazione 27,6%+ (BC): p/n interdigitati sul retro, SiOx inferiore sintonizzato per polarità (lato p 2.0 / lato n 1.3) + medio a zone (AlOx/SiOx senza contatto per effetto di campo, SiOx puro a contatto) + apertura LCO senza danneggiare la passivazione + metallizzazione senza argento/basso Ag che spinge J₀,metal a 400.
Una scelta controintuitiva: sopra il 27%, nella "combinazione effetto di campo + doppio strato" del retro, AlOx non può andare in basso (il sito tunnel fa esplodere la diffusione del B), solo nella regione media senza contatto. Questa è la differenza più grande rispetto all'era PERC con "AlOx direttamente su c-Si per prendere in prestito la carica negativa." La struttura BC ti offre proprio lo spazio per un "medio a zone" (la geometria interdigitata porta con sé la sua zonizzazione). Il TOPCon a contatto pieno semplicemente non può giocare questa carta. Questo spiega anche perché 26.66/26.34 non hanno mai messo AlOx nel mezzo — sono a contatto pieno, il mezzo deve fungere da strato di arresto + blocco Ag, e il SiOx puro è più sicuro.
Cosa può provare prima una linea pilota BC
Sposta il SiOx inferiore del dito p da 1,5 a 1,8-2,0 nm — aggiungi il 30-50% di tempo O₂ a 620°C LPCVD, guarda prima il profilo ECV della segregazione del B.
Esegui campioni medi "a due scelte": Gruppo A SiOx puro 1,5 nm (baseline 26.66), Gruppo B AlOx ALD 3nm senza contatto / SiOx 1nm più SiOx puro a contatto 1,5 nm (allinea correttamente la finestra LCO).
Regola il laser LCO per adattare AlOx — AlOx è più sensibile a 355 nm rispetto a SiOx, quindi la ricetta deep-UV a 4.8 eV "apre solo SiNx/AlOx senza danneggiare poly/SiOx" deve essere ricalibrata separatamente per le dosi lato B e lato N.
Passa alla metallizzazione con pasta mista Ag-Al o Al puro, blocca la cottura a 700°C — la baseline n/p J₀,metal 2400-2500 richiede che fritta di vetro, atmosfera di cottura e densità del pattern di contatto siano tutte regolate insieme per raggiungere 400-500.
Domande aperte per il team di metallizzazione BC
Fattibilità produttiva del "middle zonizzato" sotto il p-finger — l'ALD AlOx solo sulla regione non di contatto richiede una maschera, o depositi a tutta faccia e lasci che il LCO rimuova l'AlOx nella zona di contatto? La prima aggiunge un passo di maschera (BC è già abbastanza complesso), la seconda rischia che il laser LCO spazzi lo stack AlOx/SiOx e danneggi il SiOx sottostante che passiva i pinhole (è stato verificato che spazzare solo AlOx/SiNx non danneggia poly/SiOx; lo stack AlOx/SiOx non è stato verificato).
Inoltre, il 27.62% di Golden Stone ha usato "passivazione frontale a gradiente con a-Si drogato B + a-SiOx drogato O," con il lato P su logica HJT piuttosto che TOPCon. HIBC (lato P HJT + lato N TOPCon) raggiungerà il 28% prima del BC full-TOPCon (sia p-finger che n-finger poly/SiOx)? La linea di LONGi al 28.13% sembra che HIBC abbia vinto, ma la semplicità del dispositivo BC full-TOPCon (poly su entrambi i lati N e P, ricottura condivisa) potrebbe riconquistare sul costo a lungo termine. Queste due sotto-rotte BC si scontreranno prossimamente sul trade-off "tetto di passivazione vs complessità di processo".
Quattro articoli consecutivi (Das 25.4 → JinKo 26.66 → JinKo 26.34 → Golden Stone 27.62 / LONGi 28.13), e la logica posteriore a tre generazioni di TOPCon dal 25%→26%→27%+ è completa: pinhole passivanti → blocco Ag a doppio strato + assottigliamento → interdigitazione BC + middle zonizzato + combinazione effetto campo.
Il Punto di Vista di Ooitech
L'idea del middle zonizzato è intelligente, ma onestamente la battaglia più dura si gioca sulla linea, non sul tavolo da disegno. Spingere J₀,metal da 2400 verso 400 significa che il dosaggio del laser LCO, la fritta della pasta e il profilo di cottura devono mantenere la tolleranza su ogni finger, wafer dopo wafer — e questo è un problema di ripetibilità della linea di modulo tanto quanto di fisica della cella. Che l'industria arrivi prima a BC full-TOPCon o a HIBC, la finestra di processo si restringe comunque, quindi metrologia e controllo termico sullo stack posteriore diventano i veri gatekeeper. Chi costruisce o aggiorna linee di produzione di moduli può imparare molti di questi trade-off di cottura e laminazione sul canale YouTube di Ooitech all'indirizzo www.youtube.com/ooitech.
