Quy trình sản xuất tế bào mặt trời TOPCon: Từng bước

Câu trả lời nhanh: Quy trình sản xuất pin mặt trời TOPCon biến tấm silicon đơn tinh thể loại N thành một pin hiệu suất cao hoàn chỉnh thông qua một chuỗi dài các bước được kiểm soát. Quy trình bắt đầu bằng khắc tạo nhám bề mặt để tạo bề mặt bẫy ánh sáng, sau đó là khuếch tán boron để tạo lớp phát xạ và laser SE để pha tạp nặng các vùng tiếp xúc, tiếp theo là ủ và đánh bóng kiềm. Các bước đặc trưng đến tiếp theo: làm sạch RCA, nuôi lớp oxit đường hầm siêu mỏng, và lắng đọng lớp polysilicon pha tạp bằng PE-poly hoặc LPCVD. Phủ chống phản xạ, kim loại hóa bằng in lưới, và nung kết hoàn thiện pin. Cửa sổ quy trình rất hẹp — khuếch tán boron chạy gần 900°C, lắng đọng polysilicon LPCVD gần 600°C, và đỉnh nung kết tiệm cận 920°C — và mỗi bước kiểm soát một phần hiệu suất cuối cùng. Kiểm tra và phân loại chia pin theo dòng điện trước khi chúng được chuyển đi để ghép chuỗi.

Sản xuất mô-đun PV · bởi Jerry, Ooitech

Giới thiệu

Pin mặt trời đơn tinh thể loại N TOPCon đã trở thành một trong những công nghệ hiệu suất cao triển vọng nhất trong ngành quang điện. Quá trình sản xuất chúng bao gồm một chuỗi dài các bước được kiểm soát chặt chẽ, bao gồm tạo nhám, khuếch tán boron, laser SE, ủ, đánh bóng kiềm, PE-poly, ủ, làm sạch RCA, phủ, kim loại hóa và kiểm tra, phân loại cuối cùng. Trong bài viết này, chúng tôi đi qua từng bước quy trình chính và giải thích lý do tại sao nó quan trọng.

1. Tạo nhám (TEX)

Mục đích của tạo nhám

Mục tiêu của tạo nhám là loại bỏ lớp hư hỏng cơ học trên bề mặt tấm wafer và tạo thành bề mặt nhám hình kim tự tháp giúp tăng khả năng hấp thụ ánh sáng. Bằng cách giảm độ phản xạ bề mặt, dòng điện ngắn mạch (Isc) được cải thiện, cuối cùng nâng cao hiệu suất chuyển đổi quang điện của pin.

Ăn mòn ướt là quy trình tạo nhám phổ biến hiện nay. Các ion kim loại, lớp hư hỏng và các tạp chất khác trên bề mặt tấm wafer hoạt động như các tâm tái hợp. Vì các electron và lỗ trống được tách ra phải di chuyển qua và được thu thập tại bề mặt tấm wafer, các tâm tái hợp này làm giảm thời gian sống của hạt tải thiểu số, khiến các hạt tải tái hợp trước khi chúng có thể được xuất ra dưới dạng dòng điện bên ngoài. Các lớp oxit bề mặt và ô nhiễm hữu cơ cũng ảnh hưởng đến chất lượng lắng đọng và thụ động hóa của các lớp AlOx và SiNx, vì vậy việc làm sạch bề mặt triệt để là rất quan trọng và ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất của pin.

Nguyên lý phản ứng

Tạo nhám dựa vào tính chất ăn mòn dị hướng của silicon tinh thể, trong đó kiềm nồng độ thấp và các phụ gia ăn mòn các hướng tinh thể khác nhau với tốc độ khác nhau. Tốc độ ăn mòn trên các mặt phẳng (110) và (100) lớn hơn nhiều so với mặt phẳng (111). Sau một thời gian ăn mòn nhất định, bốn cấu trúc "kim tự tháp" được tạo thành từ các mặt phẳng (111) còn lại trên bề mặt tấm wafer đơn tinh thể.

Sự sắp xếp nguyên tử khác nhau giữa các mặt phẳng tinh thể, dẫn đến tốc độ ăn mòn khác nhau:

• Mặt phẳng (100): sự sắp xếp nguyên tử tương đối lỏng lẻo với nhiều liên kết hóa học bị lộ ra, cho tốc độ ăn mòn nhanh nhất.

• Mặt phẳng (110): mật độ nguyên tử nằm giữa (100) và (111), với tốc độ ăn mòn nhanh hơn nhưng thấp hơn một chút so với (100).

• Mặt phẳng (111): sự sắp xếp nguyên tử được đóng gói chặt chẽ nhất, với các liên kết hóa học khó bị tấn công, cho tốc độ ăn mòn chậm nhất.

Vai trò của phụ gia tạo nhám

Phụ gia làm giảm sức căng bề mặt của silicon, thúc đẩy giải phóng các bong bóng hydro hình thành trong quá trình phản ứng và làm cho các kim tự tháp đồng đều hơn. Chúng cải thiện sự thấm ướt giữa bề mặt tấm wafer và dung dịch phản ứng, làm yếu cường độ ăn mòn của dung dịch NaOH, tăng các điểm tạo mầm và mật độ tạo mầm, đồng thời thúc đẩy sự hình thành số lượng lớn các kim tự tháp nhỏ. Nói chung, các đặc tính của phụ gia có ảnh hưởng trực tiếp nhất đến bề mặt nhám hình kim tự tháp.

Quy trình xử lý

Trình tự tạo nhám thường bao gồm: làm sạch trước bằng NaOH và H2O2 (hỗ trợ làm sạch siêu âm ở 60°C, sau đó rửa bằng nước tinh khiết) để loại bỏ chất hữu cơ, tạp chất kim loại và hư hỏng do cắt; tạo nhám kiềm sử dụng khoảng 0,6% NaOH và 0,4% phụ gia ở 82°C trong 420 giây để tạo kết cấu kim tự tháp; làm sạch sau để loại bỏ chất hữu cơ còn lại; làm sạch axit sử dụng axit loãng (3,15% HCl + 7,1% HF) để trung hòa kiềm còn lại và loại bỏ lớp oxit; kéo ra chậm trước khi khử nước để loại bỏ màng nước bằng sức căng bề mặt; và cuối cùng sấy khô bằng không khí nóng 90°C.

2. Khuếch tán bo (B Diff)

Mục đích

Ở nhiệt độ cao, các nguyên tử bo khuếch tán vào bề mặt tấm wafer loại N để tạo thành tiếp giáp PN. Trường nội tại của tiếp giáp PN tách các hạt tải quang sinh để xuất dòng điện ra bên ngoài. Tấm wafer loại P, với nồng độ lỗ trống cao, sử dụng pha tạp phốt pho để tạo tiếp giáp; tấm wafer loại N, với nồng độ electron cao, sử dụng pha tạp bo.

Nguyên lý quy trình

Bo triclorua (BCl3) đi qua ống thạch anh ở 800-900°C và phản ứng với oxy để tạo thành B2O3, chất này lắng đọng trên bề mặt tấm wafer với khí mang nitơ và phản ứng với Si để tạo ra các nguyên tử bo, tạo thành lớp thủy tinh borosilicat (BSG). Các nguyên tử bo sau đó khuếch tán vào tấm wafer để tạo thành tiếp giáp PN. BCl3 là chất lỏng hoặc khí bốc khói không màu với mật độ 1,35 kg/m3, điểm nóng chảy -107,3°C và điểm sôi 12,5°C. Nó không cháy, gây kích ứng và có mùi hăng, phân hủy trong nước để tạo thành hydro clorua và axit boric với sự tỏa nhiệt đáng kể. Sản phẩm trung gian B2O3, với điểm nóng chảy 450°C và điểm sôi 1860°C, vẫn ở dạng lỏng trong suốt quá trình và có tính ăn mòn mạnh đối với các thành phần thạch anh.

Khuếch tán bo khó hơn khuếch tán phốt pho, vì vậy tuyến TOPCon đặt ra yêu cầu cao hơn đối với thiết bị, bao gồm độ đồng đều cao hơn, nhiệt độ khuếch tán cao hơn (thường trên 1000°C) và thời gian khuếch tán dài hơn (tạo màng thường mất tới 240 phút), điều này làm tăng chi phí thiết bị và sản xuất ở giai đoạn tạo tiếp giáp.

Quy trình xử lý

Khuếch tán được thực hiện theo hai cách. Khuếch tán tiền lắng đọng (bước lắng đọng BSG) sử dụng nhiệt độ thấp hơn và giữ tấm wafer trong môi trường tạp chất bão hòa, do đó nồng độ tạp chất bề mặt không đổi; điều này được gọi là khuếch tán nguồn bề mặt không đổi. Khuếch tán tái phân bố đẩy bo từ BSG vào tấm wafer ở nhiệt độ cao hơn trong môi trường giàu oxy mà không có tạp chất bên ngoài; ở đây nồng độ bề mặt thay đổi theo thời gian, được gọi là khuếch tán nguồn bề mặt giới hạn, với phân bố tạp chất Gaussian.

Các bước quy trình điển hình là: hút chân không để đạt áp suất thấp; gia nhiệt đến nhiệt độ khuếch tán (800-900°C); giữ nhiệt độ trong khi giảm thêm áp suất; kiểm tra rò rỉ dưới áp suất thấp; tiền oxy hóa để tạo thành lớp SiO2 1nm nhằm làm chậm bước khuếch tán tiếp theo và làm cho khuếch tán bo đồng đều hơn; khuếch tán/lắng đọng bằng cách đưa nguồn bo vào để tiền lắng đọng hoạt động và đẩy vào thụ động; gia nhiệt thêm trên 900°C để tăng tốc độ và độ sâu khuếch tán; hậu oxy hóa để tạo thành lớp SiO2 trên 100nm nhằm kiểm soát hàm lượng bo, làm sâu tiếp giáp, tạo lớp bảo vệ và hấp thụ tạp chất nền; làm nguội đến nhiệt độ mở ống an toàn; và phá chân không bằng N2 để khôi phục áp suất khí quyển.

3. Loại bỏ BSG và ăn mòn kiềm

Loại bỏ BSG

Sau khi khuếch tán boron, mặt sau và các cạnh của tấm wafer mang một lớp BSG dày (oxit 40-100nm). Lớp thủy tinh borosilicate này ảnh hưởng xấu đến các quy trình tiếp theo và có thể gây rò rỉ tiếp giáp PN, vì vậy cần phải ăn mòn hóa học và làm sạch sau khi pha tạp. Trước khi ăn mòn kiềm, quy trình HF một mặt inline loại bỏ BSG ở mặt sau và cạnh, trong khi BSG mặt trước được giữ lại làm mặt nạ trong quá trình ăn mòn kiềm để bảo vệ cấu trúc mặt trước.

Tấm wafer đầu tiên đi vào thiết bị làm sạch HF inline, nơi khoảng 60% HF hòa tan BSG mặt sau vào dung dịch trong khi một màng nước bảo vệ BSG mặt trước, sau đó là khoảng 0,5 phút rửa bằng nước tinh khiết. Trình tự bao gồm: phủ một màng nước bằng cách sử dụng tính ưa nước của SiO2 để bảo vệ BSG mặt trước; ăn mòn HF BSG mặt sau và cạnh; bước súng nước để làm mới màng nước có thể bị nhiễm bẩn; rửa nước để loại bỏ HF còn lại; làm sạch axit để loại bỏ các ion tạp chất còn lại; và làm khô màng nước mặt trước.

Ăn mòn kiềm

Mục đích của ăn mòn kiềm là loại bỏ tiếp giáp PN ở mặt sau và các cạnh để ngăn rò rỉ, và tạo ra hình thái mặt sau đồng đều, sạch sẽ để chuẩn bị cho quá trình thụ động hóa mặt sau.

Có hai cách tiếp cận chính. Tạo vân thứ cấp tương tự về nguyên lý với lần tạo vân đầu tiên, nhưng phụ gia phải làm giảm tốc độ phản ứng giữa BSG và kiềm. Đánh bóng kiềm sử dụng kiềm nồng độ cao và phụ gia để tăng tốc phản ứng kiềm-silicon, làm suy yếu đặc tính ăn mòn dị hướng và tạo thành hình thái đánh bóng có độ phản xạ cao. Phụ gia ăn mòn kiềm bảo vệ BSG mặt trước, giảm tốc độ phản ứng của nó với kiềm để ngăn ăn mòn quá mức, giữ BSG làm mặt nạ cho các bước sau, giảm sức căng bề mặt để giải phóng bọt hydro, cải thiện khả năng thấm ướt và tăng mật độ tạo mầm.

4. Lắng đọng và phủ

Giai đoạn này lắng đọng Oxit Đường hầm (TOX), lớp Poly-Si và Mặt nạ. Lắng đọng chủ yếu diễn ra trong pha hơi chân không và có thể được chia thành Lắng đọng Pha hơi Vật lý (PVD), Lắng đọng Pha hơi Hóa học (CVD) và Lắng đọng Lớp Nguyên tử (ALD). PVD hóa hơi nguồn vật liệu thành nguyên tử, phân tử hoặc ion và lắng đọng nó trên đế dưới áp suất thấp; CVD tạo ra chất lắng đọng thông qua các phản ứng hóa học trên đế; và ALD lắng đọng vật liệu từng lớp như các lớp nguyên tử đơn.

Lớp Oxit Đường hầm (TOX)

Lớp oxit đường hầm dựa trên hiệu ứng xuyên hầm lượng tử, sử dụng một oxit siêu mỏng (thường 1-2nm) làm rào cản. Giữa đế silicon loại n và lớp poly-Si pha tạp, nó cho phép vận chuyển chọn lọc hạt tải: các electron (hạt tải đa số) xuyên hầm qua oxit vào lớp poly-Si, trong khi các lỗ trống (hạt tải thiểu số) đối mặt với chiều cao rào cản cao hơn (khoảng 4,5-4,8eV) và bị chặn lại. Nó cũng tạo ra sự uốn cong dải năng lượng và thụ động hóa hiệu ứng trường, nơi sự chênh lệch công thoát giữa poly-Si pha tạp và đế làm uốn cong các dải năng lượng giao diện và tạo thành một trường tĩnh điện làm tăng hạt tải đa số và đẩy lùi hạt tải thiểu số, tiếp tục giảm tái hợp giao diện.

Oxit có thể được điều chế bằng oxy hóa nhiệt (tương thích với LPCVD) hoặc bằng PECVD, PEALD và oxy hóa nhiệt (tương thích với PECVD). Về mật độ màng, PEALD cho thụ động hóa tốt nhất nhưng với chi phí thiết bị cao hơn, trong khi oxy hóa nhiệt và PECVD mang lại hiệu quả kinh tế tốt hơn. ALD thường cho khoảng 0,7nm, oxy hóa nhiệt khoảng 1,3nm, và cơ chế xuyên hầm thường đạt được ở độ dày dưới 1,6nm. LPCVD trưởng thành hơn, với các ưu điểm như kiểm soát đơn giản và chất lượng màng cao, nhưng có xu hướng tạo thành lớp poly-Si pha tạp bao quanh ở cạnh mặt trước phải được làm sạch, và có tốc độ màng chậm. Poly-Si PECVD là công nghệ mới hơn với lắng đọng nhanh hơn, pha tạp tại chỗ và ít bao quanh hơn, nhưng độ trưởng thành của nó vẫn cần được cải thiện và nó có thể gặp phải bụi, hàm lượng hydro cao và hình thành bong bóng trong quá trình ủ nhiệt độ cao.

Lớp Poly-Si

Silicon đa tinh thể (Poly) được tạo thành từ vô số hạt silicon nhỏ, với kích thước hạt thường từ hàng chục đến hàng trăm nanomet và các ranh giới hạt giữa chúng. Lớp poly-Si thường được pha tạp phốt pho để tạo thành poly-Si loại n pha tạp cao, cải thiện độ dẫn điện, cho phép vận chuyển chọn lọc hạt tải và tạo tiếp xúc ohmic tốt với đế.

Chuẩn bị Poly-Si bao gồm cả lắng đọng và pha tạp. Lắng đọng chủ yếu sử dụng LPCVD hoặc PECVD với độ dày khoảng 100-150nm; màng vô định hình thay đổi tính kết tinh trong quá trình ủ, chuyển từ pha hỗn hợp vi tinh thể-vô định hình thành đa tinh thể và kích hoạt thụ động hóa. Đối với pha tạp, LPCVD thường lắng đọng một lớp poly-Si nguyên chất trước và sau đó hoàn thành pha tạp phốt pho thông qua lò khuếch tán hoặc cấy ion (pha tạp ngoại vị), vì pha tạp trong quá trình lắng đọng LPCVD chậm sẽ làm chậm nó hơn nữa. PECVD có hiệu quả màng cao hơn và có thể hoàn thành pha tạp phốt pho trong quá trình phủ (pha tạp tại chỗ). LPCVD, công nghệ chính cho poly-Si, hoạt động bằng cách phân hủy nhiệt silan (SiH4) thành các nguyên tử silicon lắng đọng thành màng. Lưu ý rằng poly-Si dày hơn gây ra tổn thất FCA (ký sinh) nghiêm trọng hơn và tổn thất dòng ngắn mạch lớn hơn, và pha tạp phốt pho cao hơn làm tăng hấp thụ FCA và tổn thất dòng điện.

Lớp Mặt nạ

Lớp mặt nạ thường là một màng SiO2 dày khoảng 10nm được nuôi sau khi lắng đọng poly-Si để bảo vệ cấu trúc mặt sau, chủ yếu ngăn các quy trình ướt tiếp theo ăn mòn lớp poly-Si. Để đảm bảo cấu trúc mặt sau không bị hư hại trong thiết bị ướt loại bể, sau quy trình poly, một mặt nạ SiOx (khoảng 10nm) được nuôi trên bề mặt mặt sau bằng silan và oxit nitơ (lưu ý: silan và oxy có nguy cơ nổ trong môi trường không chân không).

Các bước quy trình là: gia nhiệt sơ bộ chân không để đưa tấm wafer đến nhiệt độ yêu cầu; lắng đọng trước nguồn silicon nguyên chất (chỉ khí, không RF, để làm đầy ống đồng đều và ổn định áp suất); lắng đọng nguồn silicon nguyên chất (bật RF, để lắng đọng một màng không pha tạp ngăn chặn và đệm phốt pho từ poly pha tạp); lắng đọng trước nguồn silicon pha tạp (chỉ khí); lắng đọng nguồn silicon pha tạp (bật RF, để lắng đọng một màng poly pha tạp phốt pho); hình thành mặt nạ oxit bằng PECVD SiOx; và xả N2/Ar để đẩy SiH4 và N2O ra khỏi ống để ngăn cháy khi mở cửa lò.

5. Ủ nhiệt

Mục đích của ủ nhiệt là chuyển đổi silicon vô định hình được nuôi bằng PECVD thành silicon đa tinh thể, kích hoạt các nguyên tử phốt pho và thúc đẩy độ sâu tiếp giáp, và tạo thành các lỗ kim. Quy trình đưa vào BN2 (nitrua boron) và gia nhiệt chậm đến 890-920°C, nơi BN2 được đưa vào ở nhiệt độ cao để kích hoạt các nguyên tử phốt pho trong màng poly và tạo thành pha tạp hiệu quả.

Có mối quan hệ giữa ủ nhiệt và TOX: khi lớp oxit đường hầm không đổi, việc tăng nhiệt độ ủ tạo ra nhiều lỗ kim và khuếch tán vào hơn, giảm điện trở suất tiếp xúc và cải thiện FF trong khi vẫn đáp ứng yêu cầu thụ động hóa; ở cùng nhiệt độ ủ, lớp oxit đường hầm dày hơn tạo ra nhiều lỗ kim và khuếch tán vào hơn cùng dòng bão hòa cao hơn.

6. Loại bỏ PSG và làm sạch RCA

Trong quá trình lắng đọng PEALD màng n+-poly-Si, một lớp n+-poly cục bộ hình thành trên mặt trước tấm wafer, được phủ bởi một màng Mask (SiOx) mỏng. HF một mặt loại bỏ SiOx, sau đó bể kiềm loại bỏ n+-poly-Si mặt trước. Tấm wafer lần lượt đi qua bể ăn mòn, bể kiềm và bể làm sạch để thực hiện các phản ứng hóa học trước khi sấy khô.

Mục đích của RCA là loại bỏ lớp mạ bao quanh và thực hiện ăn mòn cạnh để ngăn rò rỉ cạnh, đồng thời làm sạch tấm wafer bằng cách loại bỏ BSG mặt trước và mặt sau cùng lớp mask và khử nước để chuẩn bị cho các màng thụ động hóa mặt trước và mặt sau. Vì poly là silicon đa tinh thể, việc loại bỏ lớp bao quanh sử dụng đánh bóng kiềm với kiềm nồng độ cao và các phụ gia.

Các phụ gia RCA làm sạch các chất vô cơ và sản phẩm dư để cải thiện khả năng thấm ướt bề mặt, hoạt động như chất xúc tác phản ứng để tăng tốc liên kết của OH- với silicon và đẩy nhanh quá trình ăn mòn bao quanh và cạnh, đồng thời giảm tốc độ ăn mòn kiềm của silicon dioxide để bảo vệ BSG mặt trước và mask mặt sau khỏi bị ăn mòn quá mức.

Các bước quy trình là: HF nội tuyến để loại bỏ PSG hình thành trên mặt trước và các cạnh sau khi ủ N2 trong khi giữ PSG mặt sau để bảo vệ poly mặt sau; đánh bóng kiềm với NaOH và phụ gia để loại bỏ poly mặt trước và cạnh dư; rửa kiềm để loại bỏ phụ gia và tạp chất còn lại; làm sạch axit để trung hòa kiềm dư và loại bỏ ion kim loại; kéo ra chậm bằng nước khử ion ở nhiệt độ phòng với robot để ngăn vết nước; và sấy khô ở 90°C để ngăn chất lỏng còn lại trên tấm wafer và giá đỡ.

7. ALD (Lắng đọng lớp nguyên tử)

Lắng đọng lớp nguyên tử phủ vật liệu thành các lớp nguyên tử đơn trên đế và được đặc trưng bởi tính tự giới hạn, đây là nền tảng của ALD. Thông qua khoảng thời gian hoặc khoảng không gian, đế được tiếp xúc luân phiên với các tiền chất khác nhau. Khi đế ở trong môi trường tiền chất A, A được hấp phụ hóa học lên bề mặt cho đến khi bão hòa thì dừng lại; khi tiếp xúc với tiền chất B, B phản ứng với A đã hấp phụ, tạo ra sản phẩm phụ cho đến khi tiền chất thứ nhất được tiêu thụ hoàn toàn và phản ứng tự động dừng lại, tạo thành lớp nguyên tử cần thiết. ALD lặp lại phản ứng này để xây dựng màng mong muốn.

Trên mặt sau tấm wafer, thụ động hóa AlOx giảm tốc độ tái hợp bề mặt mặt sau. Nhôm oxit mang điện tích âm cố định nằm ngay tại giao diện giữa nhôm oxit và silicon oxit trên bề mặt tấm wafer; điện tích âm mật độ cao này đảm bảo thụ động hóa trường hiệu quả. Nhôm oxit cũng cung cấp thụ động hóa hóa học tuyệt vời, bão hòa các liên kết treo trên bề mặt silicon tinh thể và giảm mật độ trạng thái giao diện.

Các bước quy trình là: tiền lắng đọng (chỉ khí, không RF, làm đầy ống đồng đều và ổn định áp suất, giữ ngắn để tránh lãng phí khí và nguy hiểm an toàn); lắng đọng (bật RF, với TMA tạo plasma phản ứng với bề mặt để tạo AlOx, sau đó xả khí trơ, lặp lại 40 chu kỳ); và xả Ar để đẩy TMA và O2 ra khỏi ống nhằm ngăn TMA cháy khi mở cửa lò.

8. Silicon Nitride (SiNx) mặt trước và mặt sau

Lớp phủ SiNx phục vụ một số mục đích. Nó bảo vệ bề mặt pin, vì silicon nitride có độ bền rất cao chịu được 1200°C, khả năng chống ăn mòn hóa học tuyệt vời đối với hầu hết các axit vô cơ và NaOH dưới 30%, và là chất cách điện hiệu suất cao. Nó cung cấp khả năng chống phản xạ, với chiết suất tối ưu của lớp đơn là 1,96 trong không khí; tăng hàm lượng silicon tăng cường thụ động hóa bề mặt, và tài liệu báo cáo vận tốc tái hợp bề mặt giảm xuống dưới 20cm/s ở chiết suất 2,3, với thụ động hóa khối tốt nhất từ 2,1 đến 2,3. Nó cũng ngăn oxy hóa nhờ cấu trúc dày đặc. Thụ động hóa emitter mặt trước TOPCon chủ yếu sử dụng nhôm oxit cộng màng SiNx:H, trong khi thụ động hóa mặt sau chủ yếu sử dụng poly-Si.

Cơ chế thụ động hóa SiNx hoạt động theo hai cách. Thụ động hóa hóa học giảm mật độ khuyết tật giao diện bằng cách giảm liên kết treo, hoặc bằng cách phát triển lớp bề mặt cho nguyên tử đủ thời gian và năng lượng để bão hòa liên kết treo, hoặc bằng cách lắng đọng màng điện môi giàu hydro và giải phóng hydro trong quá trình thiêu kết để nó liên kết với liên kết treo. Thụ động hóa trường hiệu ứng giảm số lượng hạt tải thiểu số đến bề mặt bằng cách tạo điện trường gần bề mặt đẩy các hạt tải cùng cực, đạt được bằng cách giảm nồng độ pha tạp bề mặt cao hoặc thêm lớp điện môi có điện tích cố định cao.

Các bước quy trình SiNx là: tiền lắng đọng (chỉ khí, không RF, làm đầy ống và ổn định áp suất); lắng đọng 1-2-3 (bật RF, đưa SiH4 và NH3 để tạo ba lớp SiNx với tỷ lệ Si-N giảm dần, vì tỷ lệ Si-N cao hơn cho chiết suất cao hơn); lắng đọng 4 (bật RF, SiH4, O2 và NH3 tạo lớp SiONx); lắng đọng 5 (bật RF, SiH4 và O2 tạo lớp SiO2); và xả N2 các đường ống và ống để loại bỏ khí phản ứng và ngăn SiH4 nổ khi mở cửa lò.

9. In lụa (Kim loại hóa)

Sau khi tạo nhám, khuếch tán và phủ hoàn thành tiếp giáp PN và thụ động hóa, pin có thể tạo dòng điện dưới ánh sáng. Để trích xuất và thu dòng điện này, các điện cực mặt trước và mặt sau được in trên bề mặt pin, thường thông qua in lụa, sấy khô và thiêu kết.

Hệ thống in lụa bao gồm năm yếu tố: dao gạt, mực (bột nhão), lưới in, đế (tấm wafer) và bàn in. Hiệu suất in bột nhão phù hợp (độ nhớt, khả năng làm mỏng do cắt) là điều kiện tiên quyết cho in khối lượng lớn quy mô lớn, và số mắt lưới, đường kính dây và chiều rộng đường thiết kế phần lớn quyết định hình thái in. Khi vận hành, bột nhão đi qua các lỗ lưới có hoa văn, và dao gạt tạo áp lực trong khi di chuyển qua lưới in, ép bột nhão từ các lỗ hoa văn lên tấm wafer. Độ nhớt của bột nhão giữ nó bám trong phạm vi, và dao gạt duy trì tiếp xúc tuyến tính với lưới in và đế, đường tiếp xúc di chuyển cùng dao gạt để hoàn thành hành trình in.

Lớp bột nhão phải có khả năng in tuyệt vời cho sản xuất hàng loạt, tiếp xúc ohmic tốt với bộ phát để có điện trở tiếp xúc thấp và FF cao hơn, ít gây hư hại cho bộ phát để hạn chế tổn thất Voc do quá trình kim loại hóa, và điện trở suất khối thấp nhất có thể để giảm tổn thất dòng điện. Các bước của quy trình là: sấy khô để làm bay hơi các chất hữu cơ trong lớp bột nhão; tiền thiêu kết để làm nóng chảy frit thủy tinh, hòa tan các hạt bạc và mở lớp thụ động; thiêu kết để hòa tan thêm kim loại vào thủy tinh và liên kết chúng lại với nhau; và làm nguội để kim loại hòa tan trong thủy tinh kết tủa trên bề mặt, tạo tiếp xúc ohmic giữa kim loại và chất bán dẫn.

Kết luận

Quy trình sản xuất TOPCon là một chuỗi chính xác các bước tạo vân, pha tạp, thụ động hóa, lắng đọng, ủ và kim loại hóa, mỗi bước được thiết kế để tối đa hóa tính chọn lọc hạt tải và giảm thiểu tái hợp nhằm đạt hiệu suất chuyển đổi cao hơn.

Quan điểm của ooitech: ooitech tin rằng hiệu suất cao của TOPCon đến từ sự cộng hưởng của công nghệ oxit đường hầm và tiếp xúc thụ động, trong đó mỗi bước làm sạch, lắng đọng và ủ phối hợp với nhau để đẩy giới hạn của tính chọn lọc hạt tải và thụ động hóa bề mặt.

Bài đọc liên quan: Quy trình sản xuất và công nghệ của mô-đun quang điện · Dây chuyền sản xuất tấm pin mặt trời hoạt động như thế nào