L'ultima battaglia sul retro di BC-TOPCon: mantenere il SiOx inferiore congelato, zonizzare lo strato intermedio con AlOx/SiOx
Indice
Introduzione del prodotto
"Vecchio Zhang, quel documento del 26,34% con dita frontali e contatto posteriore pieno a doppio strato — la prossima mossa è rendere anche il retro a forma di dito, 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% nel gruppo chat 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 non a contatto passano ad AlOx/SiOx per sfruttare l'effetto di campo. Le regioni a 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 contatto pieno a doppio strato | 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/poli + blocco Ag | Passivazione frontale a-Si drogato B a gradiente + a-SiOx drogato O | Passivazione ibrida bipolare (lato P a-Si:H + lato N poli) |
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/poli una volta localizzate le dita p
Sia il "doppio strato" del 26,66% che quello del 26,34% hanno contatti posteriori completi — il poli copre tutta la superficie posteriore, il SiOx centrale corre come un unico foglio 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 d'origine di quel documento sulla passivazione a fori passanti di Das Solar. Cresce fori passanti 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 il poli 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 centrale. Il centrale nel 26,66/26,34 è SiO₂ termico puro, a funzione singola (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 lato p, quindi devi prendere in prestito carica negativa da uno stack AlOx esterno.
Punto critico B: La ricombinazione al contatto metallico J₀,metal sotto il dito p è il tetto massimo di efficienza per BC. Il 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 in puro 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 puro SiOx.
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 sale.
Quindi il SiOx inferiore non può assolutamente essere sostituito con AlOx — questa è la ragione principale per cui le linee di base 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 di campo + blocco dell'Ag). Questa è la mossa esclusiva per 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 intermedio puro (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 di 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 sulla sezione trasversale BC per 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 in 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 per localizzazione del dito p in BC | Collo di bottiglia affrontato |
|---|---|---|---|
| SiOx inferiore | Contatto completo 1,8 nm (lato p-TOPCon) | 1,8→2,0 nm sotto il dito p (anti-pinning del B), 1,3-1,5 nm sotto il dito n | La segregazione del 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 debole sul lato p |
| Poli esterno | 90 nm p++, pasta di metallo alcalino | Apertura LCO laser sotto il dito p, apre solo AlOx/SiNx senza danneggiare poli/SiOx (iVoc verificato stabile) | J₀,metallo 2400→400 |
| Ricottura | Pre-ricottura a 1050°C, cristallinità 98% | Stessa, ma la finestra di co-ricottura dei diti p/n deve scendere a compromessi — lato P 880-920, lato B 1050, diviso a ~950-980°C con ricottura lunga | Conflitto di budget termico |
| Metallizzazione | Pasta Ag a metallo alcalino (4wt% Na₂O/K₂O) | Contatto Al senza argento o pasta mista Ag-Al, cottura del dito p a 700°C J₀,metallo ~2400, dito n ~2500 stessa condizione | Senza argento + spingere J₀,metallo a 400 |
That silver-free BC data matters: after LCO (laser contact opening) iVoc barely drops and Raman shows no amorphous signal, proving "open the window without breaking poly/SiOx passivation" is doable — that's the process foundation for "keep pure SiOx middle in contact regions + LCO paste window" under the BC p-finger. But J₀,metal 2400 fA/cm² only maps to 25.9% efficiency. That 0.9% abs gap to the Ag-system 26.8% is entirely eaten by contact recombination. The next-jump bottleneck is not the passivation layer, it's metallization.
So what's the backside really fighting over in that last jump to 27%
Line up all four generations — Das 25.4 → JinKo 26.66 → JinKo 26.34 → Golden Stone 27.62 / LONGi 28.13:
25.4% generation: the backside fought over the bottom SiOx's "pinhole personality" (passivation vs recombination), LPCVD two-step oxidation growing 10¹²-class passivating pinholes.
26.66% generation: the backside fought over the double-layer SiOx/poly + middle SiOx Ag block + laser thinning, solving metallization degradation and parasitic absorption.
26.34% generation: back p-TOPCon full-contact double-layer + alkali-metal paste + 1050°C pre-anneal, gnawing at p-side B segregation and metallization.
27.6%+ generation (BC): back p/n interdigitated, bottom SiOx tuned by polarity (p-side 2.0 / n-side 1.3) + zoned middle (non-contact AlOx/SiOx for field effect, contact pure SiOx) + LCO opening without hurting passivation + silver-free/low-Ag metallization pressing J₀,metal to 400.
One counter-intuitive call: above 27%, in the backside "field effect + double-layer combo," AlOx cannot go in the bottom (the tunnel site blows up B diffusion), only in the middle non-contact region. That's the biggest difference from the PERC era's "AlOx directly on c-Si to borrow negative charge." The BC structure happens to hand you the space for a "zoned middle" (interdigitated geometry brings its own zoning). Full-contact TOPCon simply can't play this. That also explains why 26.66/26.34 never put AlOx in the middle — they're full-contact, the middle has to double as stop layer + Ag block, and pure SiOx is safer.
What a BC pilot line can try first
Move p-finger bottom SiOx from 1.5 to 1.8-2.0 nm — add 30-50% LPCVD 620°C O₂ time, first look at the B segregation ECV profile.
Run "two-choice" middle samples: Group A pure SiOx 1.5 nm (26.66 baseline), Group B non-contact ALD AlOx 3nm / SiOx 1nm plus contact pure SiOx 1.5 nm (get the LCO window alignment right).
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" richiede una ricalibrazione separata 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 + densità del pattern di contatto siano tutti regolati 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 spazzi via l'AlOx nella zona di contatto? La prima aggiunge un passaggio di maschera (BC è già abbastanza complesso), la seconda rischia che il laser LCO spazzi lo stack AlOx/SiOx e danneggi i pinhole passivanti del SiOx sottostante (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-Si drogato B in gradiente + 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 28.13% di LONGi sembra che HIBC abbia vinto, ma la semplicità del dispositivo BC full-TOPCon (poly su entrambi i lati N e P, anneal condiviso) 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 paper 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 → doppio strato Ag block + 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 HIBC, la finestra di processo si restringe comunque, quindi la metrologia e il controllo termico sullo stack posteriore diventano i veri gatekeeper. Chi costruisce o aggiorna linee di produzione di moduli può imparare molto su questi trade-off di cottura e laminazione sul canale YouTube di Ooitech all'indirizzo www.youtube.com/ooitech.
