Perché le celle BC sono difficili da produrre: il processo in due fasi con mascheramento automatico di AIKO spiegato

La parte difficile di una cella solare a contatto posteriore (BC) non è il fronte. È il retro, dove due contatti passivanti con drogaggio opposto devono alternarsi sullo stesso wafer, e dove le condizioni di processo adatte a uno tendono a rovinare l'altro. La risposta di AIKO — quella che l'azienda chiama processo auto-mascherato in due fasi, e che la copertura industriale cinese etichetta SeparaTech — è smettere di cercare di formare entrambi i contatti in un'unica passata, e lasciare che i film di diffusione che si formano comunque facciano da maschera. È un argomento di produzione, non di materiali, ed è esattamente per questo che vale la pena leggerlo dal lato dei moduli.

La difficoltà è sul retro

BC sposta entrambe le polarità sul retro, quindi nulla ombreggia il fronte e non c'è alcun contatto metallo–silicio frontale in cui ricombinarsi. Questo è l'intero scopo dell'architettura, ed è anche la fonte del problema: il retro ora deve portare un pattern interdigitato di contatto di tipo P, isolamento, contatto di tipo N, che si ripete sul wafer.

Su una cella BC a contatto passivante, ciascuna di queste regioni può contenere un ossido tunnel ultra-sottile, uno strato di polisilicio drogato e un contatto metallico locale. Le due polarità non vogliono le stesse cose:

• Spessore dell'ossido. La finestra che dà un buon tunneling e una buona passivazione non è identica per il lato drogato al boro e per quello drogato al fosforo.
• Spessore e drogaggio del polisilicio. Il poly-Si N+ e P+ hanno profili di drogante ottimali diversi e diversa sensibilità al budget termico.
• Profondità di diffusione e ricottura. La ricottura che cristallizza e attiva una regione può disturbare lo stato dell'interfaccia dell'altra.
• Difetti di interfaccia e contatto metallico. La resistività di contatto e la ricombinazione si comportano diversamente sui due lati.

Questo produce la contraddizione centrale della produzione BC. Il dispositivo vuole ciascuna regione al proprio ottimo. Un flusso convenzionale vuole un unico insieme di condizioni di processo per entrambe, per mantenere basso il numero di fasi di mascheratura, patterning, incisione, pulizia e rimozione.

Una fase contro due

AIKO inquadra l'approccio convenzionale come un processo in una fase: formare l'ossido tunnel e lo strato di polisilicio per entrambe le polarità insieme, poi fare il patterning. L'argomento contrario è semplice — una ricetta giusta per il poly-Si N+ non è necessariamente giusta per il poly-Si P+, e regolare lo spessore dell'ossido, il drogaggio o il budget termico per salvare il lato P può costare il lato N. Quello che si ottiene è un compromesso tra i due.

La descrizione che AIKO stessa dà del risultato è che disaccoppiare i due consente di ottimizzare ciascun lato in modo indipendente, il che aumenta la qualità della passivazione e quindi l'efficienza; l'azienda afferma che il processo ha posto le basi per celle ABC oltre il 27% in produzione di massa. Questa è un'affermazione dell'azienda, fatta nel materiale pubblicato da AIKO stessa e non da un laboratorio di test indipendente, e va letta come tale.

Il processo in sequenza

Basandosi sulla descrizione del processo che circola nella copertura industriale cinese, che cita il testo dei brevetti AIKO e materiali pubblici, il flusso procede all'incirca così:

1. Formare il contatto passivante di tipo P per primo — ossido tunnel, polisilicio drogato al boro, la regione P+ — con il vetro di silicato di boro (BSG) che si forma sulla superficie come sottoprodotto della diffusione del boro.
2. Usare una prima fase di patterning laser per aprire le posizioni che diventeranno la regione N e la regione di isolamento.
3. Inciderе selettivamente o lucidare alcalinamente la struttura di tipo P esposta in quelle aperture.
4. Formare un nuovo ossido tunnel e polisilicio di tipo N, drogato al fosforo, con il vetro di silicato di fosforo (PSG) che si forma sulla superficie.
5. Usare una seconda fase laser e rimozione locale per definire le regioni finali P, N e di isolamento.

L'inquadramento importante è che questo non è un nuovo materiale. È lo stesso insieme di strati, riordinati nel tempo e nello spazio e poi reintegrati tramite patterning. L'affermazione riguarda la sequenza e il controllo, non la chimica.

I film di diffusione sono la maschera

Questa è la parte che porta gran parte dell'argomento sui costi. BSG e PSG non sono strati esotici — si formano naturalmente durante la diffusione del boro e del fosforo. In un flusso convenzionale vengono trattati come residui da rimuovere. Il percorso in due fasi li mantiene e li usa come maschere auto-allineate per il successivo patterning e l'incisione selettiva.

I benefici dichiarati da AIKO sono che questo elimina la necessità di mascheratura e pulizia esterne, riduce il rischio di contaminazione e il consumo di materiali, e mantiene la complessità complessiva del processo paragonabile a un flusso in una fase. L'azienda descrive anche la ricostruzione dell'ambiente termico ad alta temperatura tramite simulazione del campo termico per bilanciare il flusso laminare rispetto alla cinetica di passivazione, con il controllo della temperatura mantenuto entro più o meno 0,5 °C all'interno della camera di reazione, più un sistema di bilanciamento dello stress per mantenere i film a basso stress e uniformi.

L'avvertenza onesta è che usare un film di diffusione come maschera non è un'idea nuova — la letteratura brevettuale IBC delle origini contiene un pensiero simile. Quello che viene rivendicato qui è la combinazione specifica di film, l'ordine del processo, i parametri laser e la capacità di mantenere tutto questo lungo una linea di produzione.

Patterning laser: controllo micronico e i suoi vincoli

Una volta che le regioni P e N sono formate in passaggi separati, qualcosa deve definire dove si trova ciascuna. Questo è il passo di patterning laser, e la sua tolleranza è determinata dalla geometria piuttosto che dall'ottica:

• Spaziatura troppo ampia — si perde area di generazione effettiva.
• Spaziatura troppo stretta — qualsiasi disallineamento o diffusione laterale si trasforma in un rischio di cortocircuito, e la regione di isolamento ha meno spazio per svolgere il suo compito.

Dimensione della regione, qualità dei bordi e larghezza di isolamento contribuiscono tutti alla resistenza in serie, alla ricombinazione, alla perdita e alla resa allo stesso tempo. La litografia potrebbe mantenere la tolleranza, ma i suoi costi, il takt e i requisiti di camera bianca non si adattano a una linea fotovoltaica da 10 GW o 20 GW. Il laser porta scansione ad alta velocità, controllo digitale e nessun resist, e porta con sé i propri problemi: danno termico, ablazione dei bordi, residui di film e uniformità su una vasta area.

Il rapporto semestrale 2026 di AIKO elenca presumibilmente il patterning laser ultraveloce insieme al processo a due fasi come processo ABC principale, il che è un'indicazione equa di dove si concentra lo sforzo ingegneristico.

Cosa non risolve il processo a due fasi

Anche con le regioni formate in passaggi separati, esse si trovano ancora sullo stesso wafer. Il secondo passaggio ad alta temperatura può influenzare ciò che ha costruito il primo:

• Stato di cristallizzazione e distribuzione dei droganti del primo strato di polisilicio
• L'ossido tunnel già formato
• Passivazione dell'idrogeno all'interfaccia
• Contaminazione incrociata tra i sistemi di boro e fosforo
• Ricombinazione nella regione di isolamento, allineamento del pattern e diffusione laterale sotto il secondo budget termico

Quindi la descrizione accurata non è che le due regioni diventano indipendenti. È che l'ordine del processo è riprogettato per disaccoppiarle il più possibile, ampliando la finestra di ottimizzazione indipendente di ciascuna. Questa distinzione conta quando si legge un'affermazione su contatti “ottimizzati indipendentemente”.

Il numero che decide davvero

L'inquadramento che rende questo articolo utile al di là di una singola azienda è l'economia. L'industrializzazione BC non è decisa solo dall'efficienza della cella. La cifra che conta è:

guadagno di efficienza × resa ÷ costo di produzione

Ogni passaggio extra di patterning, etch, pulizia o allineamento muove tutti e tre i termini. Aggiunge costo di capitale e operativo, consuma takt e crea un'ulteriore opportunità di rottura. Ecco perché l'osservazione dal lato del processo vale la pena di essere ripetuta: su scala gigawatt, rimuovere una maschera o un passaggio di pulizia può valere più di un altro 0,05% di efficienza di laboratorio. Il requisito non è una cella record — sono centinaia di migliaia di wafer al giorno con il pattern P/N ancora allineato.

Cosa arriva alla linea di modulo

Questo è il punto in cui atterra per noi, ed è un punto che si perde quando il BC viene discusso solo come tecnologia di cella.

Il BC è una architettura di dispositivo, non un singolo percorso di processo. HPBC, ABC, BC a contatto passivante di tipo N e GPC appaiono tutti uguali dal fronte — nessun elettrodo frontale, portatori raccolti sul retro — ma sotto possono differire nel contatto selettivo dei portatori, in come sono formate le regioni P e N, in come sono strutturate, nella struttura di isolamento, nella metallizzazione e nella possibilità di riutilizzare una linea TOPCon esistente. Abbiamo trattato l'aspetto della denominazione in Il BC è solo una tecnologia? e l'aspetto strutturale nella roadmap tecnologica BC.

Per una linea di moduli, la conseguenza è concreta:

• Celle che appaiono identiche sul fronte non sono identiche da maneggiare. Il layout e il passo dei contatti posteriori differiscono tra le varianti BC, e questo determina il processo di saldatura, la tolleranza di posizionamento e la ricetta di ispezione.
• Il cambiamento di processo avviene a monte della linea di moduli ma le conseguenze meccaniche ricadono su di essa. Un pattern posteriore più stretto significa una finestra di posizionamento più stretta; una cella più sottile o più sollecitata significa maggior perdita di manipolazione tra il taglierino e il laminatore. L'incurvamento e la deformazione del BC sono già un problema noto sul lato modulo, e abbiamo scritto su perché le celle BC si incurvano di più e sistemi servo perché le stringhe BC si deformano.
• Il percorso di metallizzazione back-end cambia completamente l'interconnessione. Il problema dei costi si sposta sull'elettrodo posteriore, motivo per cui la metallizzazione a basso contenuto di argento e a base di rame e i design zero-busbar vengono spinti contemporaneamente al processo front-end. Il dibattito sull'assenza di argento e la necessità di colla isolante sul retro arrivano entrambi allo stringer, non al forno.
• La stessa regola economica si applica a valle. Una linea di moduli che acquista uno stringer pronto per il BC fa lo stesso calcolo del produttore di celle: guadagno di capacità × resa ÷ costo. Una macchina che aggiunge un processo ma costa resa non ha aiutato.

Ciò che l'innovazione del processo lato cella cambia per noi non è una nuova categoria di macchine. È la specifica delle stazioni esistenti — la piattaforma di taglio laser a contatto posteriore SC-20P, la OSLB-1300 back-contact cell stringer e il saldatrice a contatto posteriore SL-1000 — perché quelle sono le stazioni che vedono per prime il pattern posteriore.

Cronologia e numeri pubblicati

Un avvertimento che la copertura della fonte fa bene e che vale la pena mantenere: una cifra di lancio di un prodotto e una classifica commerciale di terze parti non sono la stessa misurazione. A settembre 2026, le classifiche commerciali di moduli di terze parti collocano i prodotti elencati di AIKO a un'efficienza massima del 25,0%, primi a pari merito con LONGi. Una specifica di lancio del 26% e una quotazione commerciale del 25,0% descrivono fasi diverse dello stesso prodotto, ed è un errore confrontarle come se fossero lo stesso numero.

Domande frequenti

Il processo in due fasi è un nuovo materiale o un nuovo processo?

Un nuovo processo. Gli strati appartengono alle stesse famiglie — ossido tunnel, polisilicio drogato, contatto metallico. Ciò che cambia è l'ordine in cui vengono formati i lati P e N e come le regioni vengono definite successivamente.

Perché le due regioni non possono semplicemente essere ottimizzate in un'unica passata?

Perché diversi parametri chiave sono condivisi. Lo spessore dell'ossido, le condizioni di deposizione e il budget termico determinano contemporaneamente la qualità di entrambi i contatti, e l'ottimale per il poly-Si drogato con boro non è l'ottimale per il poly-Si drogato con fosforo. Una sola passata significa un compromesso da qualche parte sul wafer.

Cosa si intende per auto-mascherato?

Le fasi di diffusione del boro e del fosforo lasciano BSG e PSG sulla superficie come sottoprodotto naturale. Invece di rimuoverli, il processo li mantiene e li utilizza come maschera per la successiva patterning e incisione selettiva, eliminando diverse fasi esterne di mascheratura, rivestimento, esposizione, rimozione e pulizia.

Questo risolve completamente il costo del BC?

No. Affronta la produzione dei dispositivi front-end. Il costo dell'elettrodo posteriore è un problema separato, motivo per cui la metallizzazione a basso contenuto di argento e a base di rame e l'interconnessione zero-busbar vengono sviluppate in parallelo. Una cella molto efficiente che necessita ancora di una grande quantità di pasta d'argento per il collegamento non è ancora una risposta economicamente completa.

Un processo di cella migliore rende più facile la linea di moduli?

Non automaticamente. Può renderla più difficile. Un pattern posteriore più stretto aumenta il requisito di posizionamento, e qualsiasi cambiamento nello stress o nello spessore della cella si manifesta come perdita di manipolazione e rottura sulla linea di assemblaggio. Il guadagno lato cella e il costo lato modulo devono essere considerati insieme.

Da dove provengono le informazioni in questo articolo?

Tre fonti, e hanno un peso diverso. La descrizione del processo, il nome SeparaTech, i conteggi dei brevetti e l'inquadramento efficienza-per-resa provengono dall'articolo dell'industria cinese pubblicato da 新能供应链, che cita il testo dei brevetti AIKO, il rapporto semestrale 2026 e i materiali aziendali pubblici. La descrizione inglese del processo e le affermazioni su un'efficienza superiore al 27% provengono da materiale pubblicato da AIKO stessa, ripubblicato come aggiornamento del settore da PV Tech — si tratta di contenuto redatto dall'azienda e lo abbiamo etichettato come un'affermazione piuttosto che come un risultato indipendente. Le cifre sull'efficienza ABC e sulla tempistica provengono dalla presentazione di AIKO al Back Contact Workshop 2023. Nulla in questo articolo si basa su una nostra misurazione di una cella BC o del processo di AIKO.