Trận chiến cuối cùng ở mặt sau của BC-TOPCon: Giữ lớp SiOx dưới cùng đông cứng, phân vùng lớp giữa bằng AlOx/SiOx
Mục lục
Giới thiệu sản phẩm
"Lão Trương, bài báo 26,34% với finger trước và tiếp xúc toàn phần p sau hai lớp — bước tiếp theo là làm cho p sau cũng dạng finger, và đó mới là BC thực sự. Nhưng dưới p-finger, lớp SiOx giữa đó: chúng ta giữ SiOx tinh khiết từ 26,66, hay đổi sang AlOx/SiOx để mượn hiệu ứng trường?" Câu hỏi đó xuất hiện sáng nay, ngay sau khi tôi thả bài báo 26,34% vào nhóm chat dây chuyền sản xuất, và các anh em dự án BC bắt đầu truy vấn.
Trong BC-TOPCon thực sự, SiOx đáy — lớp tạo ra các lỗ thụ động — không thể đụng vào. Nhưng lớp "SiOx giữa", công việc ban đầu là chặn Ag và làm mỏng lớp dừng, có thể được chơi theo vùng một khi p-finger được bản địa hóa. Các vùng không tiếp xúc chuyển sang AlOx/SiOx để mượn hiệu ứng trường. Các vùng tiếp xúc, ngay dưới paste, giữ SiOx tinh khiết để chặn khuếch tán B không bùng nổ. Sự hoán đổi đó là phần lớn nhất bạn có thể ăn ở mặt sau trong khoảng nhảy 1,3% abs từ 26,34% lên 27,6%+.
Thông số kỹ thuật
Đầu tiên, hai chuẩn mực BC 27%+ trên bàn
Zheng, Z. et al. Tối đa hóa khai thác hạt tải trong pin mặt trời silicon lai tiếp xúc sau. Nature (2026). https://doi.org/10.1038/s41586-026- (Đại học Công nghệ Bắc Kinh + Golden Stone Energy, chứng nhận 27,62%)
LONGi HIBC, 28,13%, ISFH CalTeC tháng 4/2026 (LONGi HIBC 2.0, lộ trình HPBC, kỷ lục mới được thiết lập). Xây dựng trên HIBC 1.0 (Wang G. et al., Nature 647, 369–374, 2025, DOI:10.1038/s41586-025-09681-w, 27,81%) lặp lại với iPET + LIC; bài báo đang chờ, chứng nhận trên trang chính thức của LONGi.
| Chỉ số | JinKo 26,66% (n-TOPCon hai mặt) | BJUT + Golden Stone 27,62% (HBC) | LONGi HIBC 28,13% |
|---|---|---|---|
| Cấu trúc | Boron trước + n-TOPCon sau tiếp xúc toàn phần hai lớp | a-SiOx trước + p/n xen kẽ sau (HBC) | HJT-P trước + TOPCon-N finger sau (HIBC) |
| Voc (mV) | 744.6 | 740 | — |
| Jsc (mA/cm²) | ~41.2 ước tính | 42.54 | — |
| FF (%) | 85.57 | 87.73 | — |
| Điểm mấu chốt | Lớp kép SiOx/poly + chặn Ag | Thụ động hóa mặt trước a-Si pha tạp B gradient + a-SiOx pha tạp O | Thụ động hóa lai lưỡng cực (mặt P: a-Si:H + mặt N: poly) |
Chú ý FF 87,73%. 26,66% chỉ đạt 85,57%. Khoảng cách FF tuyệt đối 2% đó không phải thứ mà "lớp kép mặt sau" một mình có thể bù đắp. Nó đến từ tối ưu hóa hình học ngón tiếp xúc mặt sau, giảm che khuất không lưới ở mặt trước, và đẩy tái hợp tiếp xúc xuống mức 400-500 fA/cm² (chi tiết bên dưới).
Ưu điểm kỹ thuật
Lớp kép SiOx/poly thay đổi thế nào khi các ngón p được định vị cục bộ
Cả hai "lớp kép" 26,66% và 26,34% đều là mặt sau tiếp xúc toàn phần — poly phủ toàn bộ bề mặt sau, SiOx giữa chạy như một tấm liên tục. Khi BC thực sự làm cả ngón n và ngón p sau thành hình ngón, ngăn xếp chuyển từ "phủ trùm" sang "đan xen", và hai logic đó phải được phân chia lại.
SiOx đáy (~1.x nm, vị trí đường hầm) — không bao giờ di chuyển.
Đây là sân nhà của bài báo về thụ động hóa lỗ kim Das Solar. Nó tạo ra các lỗ kim chứa oxy lớp 10¹² cm⁻², và việc đẩy J₀ xuống 2-4 fA/cm² dựa vào nó.
Trong BC, SiOx đáy dưới ngón p đối mặt với poly pha tạp B, không phải P. B nằm với Dit cao hơn tại giao diện Si/SiO₂, và sự phân tách B phá hủy cân bằng hóa học SiOx. Vì vậy, SiOx đáy phía ngón p thực sự muốn dày hơn một chút so với phía ngón n (+0,2-0,3 nm), với ủ trước 1050°C để kích hoạt B và kéo độ kết tinh lên 98% (đường cơ sở mà bài báo 26,34% đưa ra).
SiOx giữa (ban đầu 1,5 nm, vị trí chặn Ag) — trong BC, vật liệu có thể được phân vùng.
Đây là biến số cốt lõi. Lớp giữa trong 26,66/26,34 là SiO₂ nhiệt tinh khiết, chức năng đơn (chặn Ag + làm mỏng lớp dừng). Dưới cấu trúc BC đan xen, vùng ngón p gặp hai điểm đau mới mà tiếp xúc toàn phần chưa từng phải đối mặt.
Điểm đau A: Phía p-TOPCon tự nhiên yếu về hiệu ứng trường. Điện tích cố định từ B tại giao diện Si/SiO₂ là dương (ngược với phía n+). SiOx tinh khiết không cho thụ động hóa hiệu ứng trường phía p, vì vậy bạn phải mượn điện tích âm từ một ngăn xếp AlOx bên ngoài.
Điểm đau B: Tái tổ hợp tại tiếp xúc kim loại J₀,metal dưới ngón p là trần hiệu suất của BC. BC không bạc hiện nay nằm ở J₀,metal của tiếp xúc Al ~2400-2500 fA/cm², tương ứng với hiệu suất ~25.9%. Để chạm mức 26.8% của hệ bạc, bạn phải nén J₀,metal xuống dưới 400-500 fA/cm².
Một lớp giữa SiOx thuần không thể xử lý A. Thay toàn bộ bằng AlOx/SiOx lại giẫm phải mìn khác.
AlOx/SiOx làm lớp hầm là bẫy, nhưng làm lớp giữa có thể là kẹo
Hai kịch bản bị trộn lẫn trong tài liệu và phải được tách bạch.
Kịch bản 1: AlOx thay trực tiếp SiOx dưới cùng làm lớp hầm. Công trình của Kaur (Solar Energy Materials 2021) là câu chuyện cảnh báo ở đây:
AlOx và lớp kép AlOx/SiOx làm lớp hầm thụ động kém hơn SiOx thuần.
Cơ chế: AlOx/SiOx tăng cường đáng kể khuếch tán B và ức chế khuếch tán P. B tích tụ thành "hồ chứa" trong vùng AlOx rồi đẩy vào c-Si — một đòn kép của tái tổ hợp Auger cộng với khuyết tật cặp B-O.
Trên hết, Al khuếch tán từ AlOx vào c-Si tạo mức sâu, nên tái tổ hợp SRH cũng tăng.
Vì vậy SiOx dưới cùng tuyệt đối không thể thay bằng AlOx — đó là lý do gốc khiến các mốc 26.66/26.34 không dịch chuyển, và chính xác là lý do LONGi HIBC chạy "phía P với a-Si:H (logic HJT), phía N với poly (logic TOPCon)." Phía P đơn giản né tránh thiết lập SiOx/poly và đi theo con đường amorphous + hydro của HJT để tránh bẫy B-SiOx.
Kịch bản 2: AlOx/SiOx nằm ở vị trí "giữa" (không hầm, chỉ hiệu ứng trường + chặn Ag). Đây là chiêu chỉ dành cho BC:
SiOx dưới cùng (1.x nm) vẫn là SiO₂ nhiệt thuần, phát triển các lỗ kim thụ động.
Phía trên poly trong (p+, độ kết tinh cao), phía dưới poly ngoài (p++, pha tạp nặng để kim loại hóa) là lớp giữa SiOx thuần (1-1.5 nm).
Trong vùng không tiếp xúc (giữa các ngón, và bên trong ngón cách xa hồ dán), lớp giữa chuyển sang chồng AlOx siêu mỏng (2-4 nm) / SiOx (1 nm). Điện tích cố định âm của AlOx ~10¹²-10¹³ cm⁻² mang lại hiệu ứng trường cho ngón p và nén Dit phía p-TOPCon xuống.
Trong vùng tiếp xúc (dưới lỗ mở hồ dán), lớp giữa giữ SiOx thuần — để ngăn AlOx cho phép khuếch tán B bùng nổ trong lúc nung (hồ dán Ag nung ở 700-800°C, và AlOx mất ổn định trên 550°C khi Si-H phân ly).
Hiện chưa có dữ liệu mặt cắt BC công khai cho "vùng giữa phân vùng" này, nhưng chuỗi logic vẫn đứng vững. a-SiOx:H/AlOx:H ở 6nm/12nm trên thụ động hóa bề mặt trước loại n đã đạt τeff 5,1 ms mà không cần ủ, điều đó cho thấy AlOx không tiếp xúc trực tiếp với c-Si (có a-SiOx hoặc SiOx ở giữa) cho phép hiệu ứng trường và thụ động hóa hóa học phối hợp với nhau. Vùng không tiếp xúc của ngón p BC chính là trường hợp đó: SiOx đáy tách c-Si, AlOx/SiOx ở giữa tách poly bên trong, AlOx không bao giờ chạm c-Si, và đường khuếch tán B bị chặn bởi hai rào cản, SiOx đáy cộng với poly bên trong — an toàn hơn nhiều so với AlOx làm lớp hầm trực tiếp.
Ứng dụng sản phẩm
Ba bước hỗ trợ cho việc định vị ngón p (mức tăng từ 26,34 lên 27,6)
| Bước | Đường cơ sở 26,34% | Mức tăng do định vị ngón p BC | Nút thắt được giải quyết |
|---|---|---|---|
| SiOx dưới cùng | Tiếp xúc toàn phần 1,8 nm (phía p-TOPCon) | 1,8→2,0 nm dưới ngón p (chống kẹt B), 1,3-1,5 nm dưới ngón n | Sự phân tách B phá hủy SiOx |
| SiOx giữa | SiOx tinh khiết 1 nm (tại chỗ) | Phân vùng: không tiếp xúc AlOx(3nm)/SiOx(1nm), tiếp xúc SiOx tinh khiết 1 nm | Hiệu ứng trường phía p yếu |
| Poly ngoài | 90 nm p++, bột nhão kim loại kiềm | Mở LCO bằng laser dưới ngón p, chỉ mở AlOx/SiNx mà không làm hại poly/SiOx (iVoc xác nhận ổn định) | J₀,metal 2400→400 |
| Ủ | Tiền ủ 1050°C, độ kết tinh 98% | Tương tự, nhưng cửa sổ đồng ủ ngón p/n phải thỏa hiệp — phía P 880-920, phía B 1050, tách ở ~950-980°C ủ dài | Xung đột ngân sách nhiệt |
| Kim loại hóa | Bột nhão Ag kim loại kiềm (4wt% Na₂O/K₂O) | Tiếp xúc Al không bạc hoặc bột nhão hỗn hợp Ag-Al, ngón p nung 700°C J₀,metal ~2400, ngón n ~2500 cùng điều kiện | Không bạc + ép J₀,metal xuống 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).
Điều chỉnh laser LCO để phù hợp với AlOx — AlOx nhạy cảm hơn với bước sóng 355 nm so với SiOx, vì vậy công thức photon tử ngoại sâu 4,8 eV "chỉ mở SiNx/AlOx mà không làm hại poly/SiOx" cần hiệu chỉnh lại riêng cho liều lượng phía B và phía N.
Chuyển sang kim loại hóa bằng hỗn hợp bạc-nhôm (Ag-Al) hoặc nhôm nguyên chất, khóa nhiệt độ firing ở 700°C — giá trị n/p J₀,metal cơ bản 2400-2500 cần phối hợp đồng bộ giữa frit thủy tinh, môi trường firing và mật độ mẫu tiếp xúc để đạt 400-500.
Các câu hỏi mở cho đội kim loại hóa BC
Khả thi sản xuất của "vùng giữa phân vùng" dưới ngón p — liệu ALD AlOx chỉ trên vùng không tiếp xúc có cần mặt nạ (mask) không, hay bạn lắng đọng toàn bộ bề mặt và để laser LCO quét sạch AlOx ở vùng tiếp xúc? Phương án trước thêm một bước mask (BC đã đủ phức tạp), phương án sau có rủi ro laser LCO quét qua chồng AlOx/SiOx và làm hại các lỗ nhỏ (pinhole) của SiOx dưới cùng đang thụ động hóa (chỉ quét AlOx/SiNx đã được xác minh là không gây hại cho poly/SiOx; chồng AlOx/SiOx chưa được kiểm chứng).
Ngoài ra, hiệu suất 27,62% của Golden Stone sử dụng "thụ động hóa phía trước bằng a-Si pha tạp B gradient + a-SiOx pha tạp O," với phía P theo logic HJT thay vì TOPCon. Liệu HIBC (phía P dùng HJT + phía N dùng TOPCon) có đạt 28% sớm hơn BC TOPCon toàn phần (cả ngón p và ngón n đều dùng poly/SiOx)? Dây chuyền 28,13% của LONGi cho thấy HIBC thắng, nhưng sự đơn giản của thiết bị BC TOPCon toàn phần (poly trên cả hai phía N và P, dùng chung bước ủ) có thể thắng lại về chi phí dài hạn. Hai nhánh phụ của BC này sẽ cạnh tranh tiếp ở điểm "trần thụ động hóa so với độ phức tạp quy trình."
Bốn bài báo liên tiếp (Das 25,4 → JinKo 26,66 → JinKo 26,34 → Golden Stone 27,62 / LONGi 28,13), và logic mặt sau ba thế hệ của TOPCon từ 25%→26%→27%+ đã hoàn chỉnh: thụ động hóa pinhole → chặn bạc hai lớp + làm mỏng → đan xen BC + vùng giữa phân vùng + kết hợp hiệu ứng trường.
Quan điểm của Ooitech
Ý tưởng vùng giữa phân vùng khá thông minh, nhưng thực sự cuộc chiến khó khăn hơn nằm trên dây chuyền sản xuất, không phải trên bản vẽ. Đưa J₀,metal từ 2400 xuống gần 400 đòi hỏi liều lượng laser LCO, frit paste và hồ sơ firing phải giữ dung sai trên từng ngón, hết wafer này đến wafer khác — và đó là vấn đề lặp lại của dây chuyền module cũng như vật lý tế bào. Dù ngành công nghiệp chọn BC TOPCon toàn phần hay HIBC trước, cửa sổ quy trình đều thu hẹp, vì vậy đo lường và kiểm soát nhiệt trên chồng lớp mặt sau trở thành yếu tố then chốt thực sự. Những ai xây dựng hoặc nâng cấp dây chuyền sản xuất module có thể học hỏi nhiều về các đánh đổi firing và lamination này trên kênh YouTube Ooitech tại www.youtube.com/ooitech.
