Trận chiến mặt sau cuối cùng của BC-TOPCon: Giữ lớp SiOx đáy đóng băng, phân vùng lớp giữa bằng AlOx/SiOx
Mục lục
Giới thiệu sản phẩm
"Lão Trương, bài báo 26,34% với ngón n mặt trước cộng với mặt sau tiếp xúc toàn phần p hai lớp đó — bước tiếp theo là làm cho ngón p mặt sau cũng có dạng ngón, và đó mới là BC thực sự. Nhưng dưới ngón p, lớp SiOx giữa đó: chúng ta giữ SiOx tinh khiết từ 26,66, hay thay bằng AlOx/SiOx để mượn hiệu ứng trường?" Câu hỏi đó nổi lên sáng nay, ngay sau khi tôi thả bài báo 26,34% vào nhóm chat dây chuyền sản xuất, và đội dự án BC bắt đầu truy đuổi nó.
Trong BC-TOPCon thực sự, lớp SiOx đáy — lớp tạo ra các lỗ thụ động hóa — không thể bị chạm vào. Nhưng lớp "SiOx giữa", với công việc ban đầu là chặn Ag và làm mỏng lớp dừng, có thể được phân vùng một khi các ngón p được bản địa hóa. Các vùng không tiếp xúc chuyển sang AlOx/SiOx để mượn hiệu ứng trường. Các vùng tiếp xúc, ngay dưới lớp paste, giữ SiOx tinh khiết để ngăn khuếch tán B bùng nổ. Một sự thay đổi đó là phần lớn nhất bạn có thể ăn được ở mặt sau trong bước nhảy 1,3% tuyệt đối từ 26,34% lên 27,6%+.
Thông số kỹ thuật
Đầu tiên, hai chuẩn mực BC 27%+ trên bàn
Zheng, Z. và cộng sự. Tối đa hóa trích xuất hạt tải trong tế bào mặt trời silicon tiếp xúc mặt sau lai. 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 năm 2026 (LONGi HIBC 2.0, tuyến HPBC, kỷ lục vừa được thiết lập). Xây dựng trên HIBC 1.0 (Wang G. và cộng sự, 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 web 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 | Bo mặt trước + n-TOPCon mặt sau tiếp xúc toàn phần hai lớp | a-SiOx mặt trước + p/n mặt sau đan xen (HBC) | HJT-P mặt trước + TOPCon-N mặt sau dạng ngón (HIBC) |
| Voc (mV) | 744.6 | 740 | — |
| Jsc (mA/cm²) | ~41,2 ước tính | 42.54 | — |
| FF (%) | 85.57 | 87.73 | — |
| Bước đi then chốt | SiOx/poly hai lớp + chặn Ag | a-Si pha tạp B gradient + thụ động hóa mặt trước a-SiOx pha tạp O | Thụ động hóa lai lưỡng cực (phía P a-Si:H + phía N poly) |
Hãy chú ý FF 87,73%. 26,66% chỉ đạt 85,57%. Khoảng cách FF 2% tuyệt đối đó không phải thứ mà chỉ "hai lớp mặt sau" có thể bù đắp. Nó đến từ tối ưu hóa hình học ngón mặt sau, che bóng không lưới mặt trước, và đẩy tái hợp tiếp xúc xuống mức 400-500 fA/cm² (chi tiết bên dưới).
Ưu Điểm Kỹ Thuật
Cách lớp SiOx/poly hai lớp thay đổi khi các ngón p được bản địa hóa
Cả "hai lớp" 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. Một khi BC thực sự làm cả ngón n mặt sau và ngón p mặt sau có dạng ngón, chồng lớp chuyển từ "phủ toàn bộ" 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 thụ động hóa lỗ của Das Solar. Nó tạo ra các lỗ chứa oxy cấp 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 tính cân đối của 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, đơn chức năng (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 bao giờ phải đối mặt.
Điểm đau A: Phía p-TOPCon vốn 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 chồng AlOx bên ngoài.
Điểm đau B: Tái hợp tiếp xúc kim loại J₀,metal dưới ngón p là trần hiệu suất BC. BC không bạc ngày nay nằm ở J₀,metal tiếp xúc Al ~2400-2500 fA/cm², tương ứng hiệu suất ~25,9%. Để chạm mức hệ Ag 26,8%, bạn phải ép J₀,metal xuống dưới 400-500 fA/cm².
Lớp giữa SiOx tinh khiết không thể xử lý A. Thay toàn bộ bằng AlOx/SiOx lại giẫm phải một quả mìn khác.
AlOx/SiOx như lớp đường hầm là một cái bẫy, nhưng như lớp giữa có thể là kẹo
Hai kịch bản bị lẫn lộn trong tài liệu và phải được tách riêng.
Kịch bản 1: AlOx trực tiếp thay thế SiOx đáy làm lớp đường hầm. Công trình của Kaur (Solar Energy Materials 2021) là câu chuyện cảnh báo ở đây:
AlOx và AlOx/SiOx hai lớp làm lớp đường hầm thụ động hóa kém hơn SiOx tinh khiết.
Cơ chế: AlOx/SiOx tăng cường đáng kể khuếch tán B và ức chế khuếch tán P. B tích tụ thành một "hồ chứa" trong vùng AlOx rồi đẩy vào c-Si — một cú đúp của tái hợp Auger cộng với khuyết tật cặp B-O.
Trên hết, Al khuếch tán từ AlOx vào c-Si tạo thành các mức sâu, nên tái hợp SRH cũng tăng.
Vì vậy SiOx đáy tuyệt đối không thể thay bằng AlOx — đó là lý do gốc rễ mà các đường cơ sở 26,66/26,34 không di 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 thiết lập SiOx/poly và đi theo con đường HJT vô định hình + hydro để tránh bẫy B-SiOx.
Kịch bản 2: AlOx/SiOx nằm ở vị trí "giữa" (không đường hầm, chỉ hiệu ứng trường + chặn Ag). Đây là trò chơi chỉ dành cho BC:
SiOx đáy (1.x nm) vẫn là SiO₂ nhiệt tinh khiết, tạo ra các lỗ thụ động hóa.
Phía trên lớp poly bên trong (p+, độ kết tinh cao), bên dưới lớp poly bên ngoài (p++, pha tạp nặng để kim loại hóa) nằm ở giữa là lớp SiOx tinh khiết (1-1,5 nm).
Ở các vùng không tiếp xúc (giữa các finger, và bên trong finger cách xa paste), lớp giữa chuyển sang chồng lớp 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 p-finger và đẩy Dit phía p-TOPCon xuống.
Ở các vùng tiếp xúc (dưới khe hở paste), lớp giữa giữ SiOx tinh khiết — để ngăn AlOx cho phép khuếch tán B bùng nổ trong quá trình firing (paste Ag firing ở 700-800°C, và AlOx trở nên bất ổn định trên 550°C khi Si-H phân ly).
Chưa có dữ liệu mặt cắt BC công khai về "lớp giữa phân vùng" này, nhưng chuỗi logic vẫn đứng vững. a-SiOx:H/AlOx:H ở 6nm/12nm trên passivation bề mặt trước loại n đã đạt τeff 5,1 ms mà không cần ủ, điều này cho thấy AlOx không tiếp xúc trực tiếp với c-Si (có a-SiOx hoặc SiOx ở giữa) cho phép hiệu ứng trường và passivation hóa học phối hợp với nhau. Vùng không tiếp xúc của p-finger BC chính xác là trường hợp đó: SiOx đáy tách c-Si, AlOx/SiOx giữa tách lớp 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 lớp poly bên trong — an toàn hơn nhiều so với AlOx làm lớp tunnel trực tiếp.
Ứng dụng sản phẩm
Ba động thái hỗ trợ cho việc định vị p-finger (mức tăng từ 26,34 lên 27,6)
| Động thái | Cơ sở 26,34% | Mức tăng định vị p-finger BC | Nút thắt được giải quyết |
|---|---|---|---|
| SiOx đáy | Tiếp xúc toàn phần 1,8 nm (phía p-TOPCon) | 1,8→2,0 nm dưới p-finger (chống ghim B), 1,3-1,5 nm dưới n-finger | Sự phân tách B phá hủy SiOx |
| SiOx giữa | SiOx tinh khiết 1 nm (in-situ) | 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++, paste kim loại kiềm | Mở LCO bằng laser dưới p-finger, chỉ mở AlOx/SiNx mà không làm hại poly/SiOx (iVoc đã xác minh ổn định) | J₀,metal 2400→400 |
| Ủ | Ủ trước 1050°C, độ kết tinh 98% | Tương tự, nhưng cửa sổ đồng ủ p/n finger 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 | Paste Ag kim loại kiềm (4wt% Na₂O/K₂O) | Tiếp xúc Al không bạc hoặc paste hỗn hợp Ag-Al, p-finger firing 700°C J₀,metal ~2400, n-finger ~2500 cùng điều kiện | Không bạc + ép J₀,metal xuống 400 |
Dữ liệu BC không bạc đó quan trọng: sau LCO (mở tiếp xúc laser) iVoc hầu như không giảm và Raman cho thấy không có tín hiệu vô định hình, chứng minh "mở cửa sổ mà không phá passivation poly/SiOx" là khả thi — đó là nền tảng quy trình cho "giữ SiOx tinh khiết ở lớp giữa trong vùng tiếp xúc + cửa sổ paste LCO" dưới p-finger BC. Nhưng J₀,metal 2400 fA/cm² chỉ tương ứng với hiệu suất 25,9%. Khoảng cách 0,9% abs đó so với hệ Ag 26,8% hoàn toàn bị ăn mòn bởi tái hợp tiếp xúc. Nút thắt cho bước nhảy tiếp theo không phải là lớp passivation, mà là kim loại hóa.
Vậy mặt sau thực sự đang đấu tranh vì điều gì trong bước nhảy cuối cùng lên 27%
Xếp hàng cả bốn thế hệ — Das 25,4 → JinKo 26,66 → JinKo 26,34 → Golden Stone 27,62 / LONGi 28,13:
Thế hệ 25,4%: mặt sau đấu tranh vì "tính cách lỗ kim" của SiOx đáy (passivation vs tái hợp), oxy hóa hai bước LPCVD tạo lỗ kim passivation cấp 10¹².
Thế hệ 26,66%: mặt sau đấu tranh vì SiOx/poly hai lớp + chặn Ag SiOx giữa + làm mỏng bằng laser, giải quyết suy giảm kim loại hóa và hấp thụ ký sinh.
Thế hệ 26,34%: p-TOPCon mặt sau tiếp xúc toàn phần hai lớp + paste kim loại kiềm + ủ trước 1050°C, gặm nhấm sự phân tách B phía p và kim loại hóa.
Thế hệ 27,6%+ (BC): mặt sau p/n đan xen, SiOx đáy điều chỉnh theo cực tính (phía p 2,0 / phía n 1,3) + lớp giữa phân vùng (không tiếp xúc AlOx/SiOx cho hiệu ứng trường, tiếp xúc SiOx tinh khiết) + mở LCO mà không làm hại passivation + kim loại hóa không bạc/ít Ag ép J₀,metal xuống 400.
Một lựa chọn phản trực giác: trên 27%, trong "kết hợp hiệu ứng trường + hai lớp" mặt sau, AlOx không thể đi vào đáy (vị trí tunnel làm khuếch tán B bùng nổ), chỉ có thể ở vùng không tiếp xúc giữa. Đó là khác biệt lớn nhất so với thời PERC "AlOx trực tiếp trên c-Si để mượn điện tích âm." Cấu trúc BC tình cờ cho bạn không gian cho "lớp giữa phân vùng" (hình học đan xen tự mang lại phân vùng). TOPCon tiếp xúc toàn phần đơn giản không thể chơi trò này. Điều đó cũng giải thích tại sao 26,66/26,34 không bao giờ đặt AlOx ở giữa — chúng tiếp xúc toàn phần, lớp giữa phải kiêm nhiệm lớp dừng + chặn Ag, và SiOx tinh khiết an toàn hơn.
Những gì một dây chuyền thí điểm BC có thể thử trước
Chuyển SiOx đáy p-finger từ 1,5 lên 1,8-2,0 nm — thêm 30-50% thời gian O₂ LPCVD 620°C, xem trước hồ sơ ECV phân tách B.
Chạy mẫu lớp giữa "hai lựa chọn": Nhóm A SiOx tinh khiết 1,5 nm (cơ sở 26,66), Nhóm B không tiếp xúc ALD AlOx 3nm / SiOx 1nm cộng tiếp xúc SiOx tinh khiết 1,5 nm (căn chỉnh cửa sổ LCO cho đúng).
Điều chỉnh laser LCO để thích ứng với AlOx — AlOx nhạy cảm hơn với 355 nm so với SiOx, nên công thức photon deep-UV 4,8 eV "chỉ mở SiNx/AlOx mà không làm hại poly/SiOx" cần hiệu chỉnh lại cho liều phía B và phía N riêng biệt.
Chuyển kim loại hóa sang paste hỗn hợp Ag-Al hoặc Al toàn phần, khóa firing ở 700°C — J₀,metal n/p cơ sở 2400-2500 cần frit thủy tinh + khí quyển firing + mật độ mẫu tiếp xúc tất cả điều chỉnh cùng nhau để đạt 400-500.
Câu hỏi mở cho nhóm kim loại hóa BC
Tính khả thi sản xuất của "lớp giữa phân vùng" dưới p-finger — ALD AlOx chỉ trên vùng không tiếp xúc có cần mặt nạ không, hay bạn lắng đọng toàn mặt và để LCO quét sạch AlOx vùng tiếp xúc? Cách trước thêm một bước mặt nạ (BC đã đủ phức tạp rồi), cách sau có nguy cơ laser LCO quét chồng AlOx/SiOx và làm hại lỗ kim passivation SiOx đáy (chỉ quét AlOx/SiNx đã được xác minh là không gây hại cho poly/SiOx; chồng AlOx/SiOx thì chưa).
Ngoài ra, Golden Stone 27,62% đã dùng "a-Si pha tạp B gradient + passivation trước a-SiOx pha tạp O," với phía P theo logic HJT thay vì TOPCon. Liệu HIBC (phía P HJT + phía N TOPCon) có đạt 28% sớm hơn BC TOPCon toàn phần (cả p-finger và n-finger poly/SiOx) không? Dây chuyền 28,13% của LONGi trông như HIBC đã thắng, nhưng sự đơn giản thiết bị của BC TOPCon toàn phần (poly trên cả phía N và P, ủ chung) có thể thắng lại về chi phí dài hạn. Hai tiểu lộ trình BC này sẽ va chạm tiếp theo về sự đánh đổi "trần passivation vs 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 tất: passivate lỗ kim → khối Ag hai lớp + làm mỏng → xen kẽ BC + vùng giữa + kết hợp hiệu ứng trường.
Quan điểm của Ooitech
Ý tưởng vùng giữa rất thông minh, nhưng thật lòng mà nói, cuộc chiến khó khăn hơn nằm trên dây chuyền sản xuất, chứ không phải trên bản vẽ thiết kế. Đẩy J₀,metal từ 2400 xuống khoảng 400 nghĩa là liều laser LCO, frit của paste và profile nung của bạn phải giữ được dung sai trên từng finger, hết tấm wafer này đến tấm wafer khác — và đó là vấn đề độ lặp lại của dây chuyền module cũng nhiều như vấn đề vật lý tế bào. Dù ngành công nghiệp chọn full-TOPCon BC hay HIBC trước, cửa sổ quy trình đều thu hẹp lại, vì vậy đo lường và kiểm soát nhiệt trên chồng lớp mặt sau trở thành những người gác cổng thực sự. Những ai đang xây dựng hoặc nâng cấp dây chuyền sản xuất module có thể học hỏi rất nhiều về những đánh đổi giữa nung và ép laminate này trên kênh YouTube Ooitech tại www.youtube.com/ooitech.
