BC-TOPCon کی آخری پچھلی طرف کی جنگ: نیچے کی SiOx کو منجمد رکھیں، درمیانی تہہ کو AlOx/SiOx کے ساتھ زون کریں
مواد کی فہرست
مصنوعات کا تعارف
"بوڑھے ژانگ، وہ 26.34% فرنٹ-این-فنگر پلس فل-کونٹیکٹ بیک-پ ڈبل لیئر پیپر — اگلا قدم بیک-پ کو بھی فنگر شکل دینا ہے، اور یہی اصل BC ہے۔ لیکن p-فنگر کے نیچے، وہ درمیانی SiOx تہہ: کیا ہم 26.66 والی خالص SiOx پر قائم رہیں، یا AlOx/SiOx بدل کر فیلڈ ایفیکٹ ادھار لیں؟" یہ سوال آج صبح آیا، جب میں نے 26.34% والا پیپر پروڈکشن لائن گروپ چیٹ میں ڈالا، اور BC پروجیکٹ والوں نے اس کا پیچھا کرنا شروع کیا۔
حقیقی BC-TOPCon میں، نیچے والی SiOx — جو پاسیویٹنگ پن ہولز اگاتی ہے — کو چھوا نہیں جا سکتا۔ لیکن "درمیانی SiOx" تہہ، جس کا اصل کام Ag کو روکنا اور اسٹاپ لیئر کو پتلا کرنا تھا، کو ایک بار p-فنگرز لوکلائز ہونے کے بعد زون کے لحاظ سے کھیلا جا سکتا ہے۔ نان-کونٹیکٹ علاقے AlOx/SiOx میں جاتے ہیں تاکہ فیلڈ ایفیکٹ ادھار لیں۔ کونٹیکٹ علاقے، پیسٹ کے بالکل نیچے، خالص SiOx رکھتے ہیں تاکہ B ڈفیوژن کو پھٹنے سے روکیں۔ یہ واحد تبدیلی سب سے بڑا حصہ ہے جو آپ 26.34% سے 27.6%+ تک 1.3% abs چھلانگ کے اندر بیک سائیڈ پر کھا سکتے ہیں۔
تکنیکی پیرامیٹرز
پہلے، میز پر دو 27%+ BC بینچ مارکس
Zheng, Z. et al. Maximizing carrier extraction in hybrid back-contact silicon solar cells. Nature (2026). https://doi.org/10.1038/s41586-026- (بیجنگ یونیورسٹی آف ٹیکنالوجی + گولڈن اسٹون انرجی، تصدیق شدہ 27.62%)
LONGi HIBC، 28.13%، ISFH CalTeC اپریل 2026 (LONGi HIBC 2.0، HPBC روٹ، تازہ ریکارڈ قائم)۔ HIBC 1.0 (Wang G. et al., Nature 647, 369–374, 2025, DOI:10.1038/s41586-025-09681-w, 27.81%) پر iPET + LIC کے ساتھ تکرار کیا گیا؛ پیپر زیر التوا، تصدیق LONGi کی سرکاری سائٹ پر۔
| میٹرک | JinKo 26.66% (بائی فیشل n-TOPCon) | BJUT + گولڈن اسٹون 27.62% (HBC) | LONGi HIBC 28.13% |
|---|---|---|---|
| ساخت | فرنٹ بوران + بیک n-TOPCon فل-کونٹیکٹ ڈبل لیئر | فرنٹ a-SiOx + بیک p/n انٹرڈیجیٹیڈ (HBC) | فرنٹ HJT-P + بیک TOPCon-N فنگر (HIBC) |
| Voc (mV) | 744.6 | 740 | — |
| Jsc (mA/cm²) | ~41.2 تخمینہ | 42.54 | — |
| FF (%) | 85.57 | 87.73 | — |
| اہم اقدام | ڈبل پرت SiOx/poly + Ag بلاکنگ | گریڈیئنٹ B-doped a-Si + O-doped a-SiOx فرنٹ پاسیویشن | بائپولر ہائبرڈ پاسیویشن (P-سائیڈ a-Si:H + N-سائیڈ poly) |
اس FF 87.73% پر نظر رکھیں۔ 26.66% صرف 85.57% تک پہنچتا ہے۔ یہ 2% مطلق FF کا فرق کوئی ایسی چیز نہیں ہے جسے صرف "بیک سائیڈ ڈبل پرت" پورا کر سکے۔ یہ بیک سائیڈ فنگر جیومیٹری کی اصلاح، فرنٹ سرفیس گرڈ فری شیڈنگ، اور رابطہ دوبارہ ملاپ کو 400-500 fA/cm² کی سطح تک کم کرنے سے آتا ہے (مزید نیچے)۔
تکنیکی فوائد
ڈبل پرت SiOx/poly کیسے بدلتی ہے جب p-فنگرز لوکلائز ہو جائیں
دونوں 26.66% اور 26.34% "ڈبل پرتیں" مکمل رابطہ بیک سائیڈ ہیں — poly پوری پچھلی سطح کو ڈھانپتا ہے، درمیانی SiOx ایک مسلسل شیٹ کے طور پر چلتی ہے۔ ایک بار حقیقی BC دونوں بیک-n اور بیک-p فنگر شکل بنا دیتا ہے، تو یہ ڈھانچہ "کمبل" سے "انٹرڈیجیٹیٹڈ" میں بدل جاتا ہے، اور ان دو منطقوں کو دوبارہ تقسیم کرنا پڑتا ہے۔
نیچے کی SiOx (~1.x nm، ٹنل سائٹ) — کبھی حرکت نہیں کرتی۔
یہ اس Das Solar پنہول پاسیویشن پیپر کا اصل میدان ہے۔ یہ 10¹² cm⁻² کلاس آکسیجن والے پنہولز اگاتا ہے، اور J₀ کو 2-4 fA/cm² تک کم کرنا اس پر منحصر ہے۔
BC میں، p-فنگر کے نیچے والی نیچے کی SiOx کو B-doped poly کا سامنا ہے، P کا نہیں۔ B Si/SiO₂ انٹرفیس پر زیادہ Dit کے ساتھ بیٹھتا ہے، اور B کی علیحدگی SiOx کی سٹوکیومیٹری کو خراب کرتی ہے۔ لہذا p-فنگر سائیڈ کی نیچے والی SiOx دراصل n-فنگر سائیڈ سے قدرے موٹی ہونی چاہیے (+0.2-0.3 nm)، 1050°C پری-اینیل کے ساتھ تاکہ B کو فعال کیا جا سکے اور کرسٹلینٹی کو 98% تک لایا جا سکے (بیس لائن جو 26.34% پیپر دیتا ہے)۔
درمیانی SiOx (اصل میں 1.5 nm، Ag-بلاکنگ سائٹ) — BC میں، مواد کو زون کیا جا سکتا ہے۔
یہ بنیادی متغیر ہے۔ 26.66/26.34 میں درمیانی خالص تھرمل SiO₂ ہے، واحد فنکشن (Ag بلاک کریں + اسٹاپ پرت کو پتلا کریں)۔ انٹرڈیجیٹیٹڈ BC ڈھانچے کے تحت، p-فنگر علاقہ دو نئے درد کے نکات کا سامنا کرتا ہے جن کا مکمل رابطہ کبھی سامنا نہیں کرنا پڑا۔
درد کا نکتہ A: p-TOPCon سائیڈ قدرتی طور پر فیلڈ ایفیکٹ پر کمزور ہے۔ Si/SiO₂ انٹرفیس پر B کا فکسڈ چارج مثبت ہے (n+ سائیڈ کے مخالف)۔ خالص SiOx p-سائیڈ فیلڈ ایفیکٹ پاسیویشن نہیں دیتا، لہذا آپ کو بیرونی AlOx اسٹیک سے منفی چارج ادھار لینا پڑتا ہے۔
درد کا نکتہ B: دھاتی رابطہ ری کمبینیشن J₀,metal پی-فنگر کے تحت بی سی کارکردگی کی حد ہے۔ آج سلور فری بی سی ایل-کونٹیکٹ J₀,metal ~2400-2500 fA/cm² پر ہے، جو ~25.9% کارکردگی کے مساوی ہے۔ 26.8% Ag-سسٹم کی سطح کو چھونے کے لیے، آپ کو J₀,metal کو 400-500 fA/cm² سے نیچے دبانا ہوگا۔
خالص SiOx درمیانی تہہ A کو سنبھال نہیں سکتی۔ پوری چیز کو AlOx/SiOx میں تبدیل کرنا ایک اور بارودی سرنگ پر قدم رکھنا ہے۔
AlOx/SiOx بطور ٹنل پرت ایک جال ہے، لیکن بطور درمیانی پرت یہ مٹھائی ہو سکتی ہے
ادب میں دو منظرنامے مل جاتے ہیں اور انہیں الگ رکھنا ضروری ہے۔
منظرنامہ 1: AlOx براہ راست نیچے کی SiOx کو ٹنل پرت کے طور پر بدل دیتا ہے۔ کور کا کام (Solar Energy Materials 2021) یہاں احتیاط کی کہانی ہے:
AlOx اور AlOx/SiOx ڈبل پرتیں بطور ٹنل پرتیں خالص SiOx سے کم پاسیویٹ کرتی ہیں۔
میکانزم: AlOx/SiOx نمایاں طور پر B کے پھیلاؤ کو بڑھاتا ہے اور P کے پھیلاؤ کو دباتا ہے۔ B AlOx خطے میں ایک "ذخیرے" میں جمع ہو کر پھر c-Si میں دھکیلتا ہے — آگر ری کمبینیشن اور B-O جوڑی نقائص کا دوہرا دھماکہ۔
اس کے علاوہ، Al AlOx سے c-Si میں پھیل کر گہری سطحیں بناتا ہے، لہذا SRH ری کمبینیشن بھی بڑھ جاتی ہے۔
لہذا نیچے کی SiOx کو ہرگز AlOx سے نہیں بدلا جا سکتا — یہی بنیادی وجہ ہے کہ 26.66/26.34 بیس لائنیں حرکت نہیں کرتیں، اور یہی وجہ ہے کہ LONGi HIBC "P-طرف a-Si:H (HJT منطق) کے ساتھ، N-طرف poly (TOPCon منطق) کے ساتھ" چلاتا ہے۔ P-طرف صرف SiOx/poly سیٹ اپ سے گریز کر کے HJT بے ساختہ + ہائیڈروجن راستہ اختیار کرتا ہے تاکہ B-SiOx جال سے بچ سکے۔
منظرنامہ 2: AlOx/SiOx "درمیانی" پوزیشن میں بیٹھتی ہے (کوئی ٹنلنگ نہیں، صرف فیلڈ اثر + Ag بلاکنگ)۔ یہ صرف بی سی کا کھیل ہے:
نیچے کی SiOx (1.x nm) خالص تھرمل SiO₂ رہتی ہے، پاسیویٹنگ پن ہولز اگاتی ہے۔
اندرونی poly (p+, اعلی کرسٹلینٹی) کے اوپر، بیرونی poly (p++, میٹلائزیشن کے لیے بھاری ڈوپڈ) کے نیچے خالص SiOx درمیانی تہہ (1-1.5 nm) بیٹھتی ہے۔
غیر رابطہ علاقوں میں (فنگرز کے درمیان، اور فنگرز کے اندر پیسٹ سے دور)، درمیانی تہہ انتہائی پتلی AlOx (2-4 nm) / SiOx (1 nm) اسٹیک میں بدل جاتی ہے۔ AlOx منفی فکسڈ چارج ~10¹²-10¹³ cm⁻² پی-فنگر کو فیلڈ اثر دیتا ہے اور پی-TOPCon-طرف Dit کو دباتا ہے۔
رابطہ علاقوں میں (پیسٹ کھلنے کے نیچے)، درمیانی تہہ خالص SiOx رکھتی ہے — تاکہ AlOx کو فائرنگ کے دوران B کے پھیلاؤ کو پھٹنے سے روکا جا سکے (Ag پیسٹ 700-800°C پر فائر ہوتا ہے، اور AlOx 550°C سے اوپر غیر مستحکم ہو جاتا ہے جب Si-H الگ ہوتا ہے)۔
ابھی تک اس "زونڈ مڈل" پر عوامی بی سی کراس سیکشن ڈیٹا موجود نہیں، لیکن منطقی سلسلہ قائم ہے۔ n-type فرنٹ سرفیس پاسیویشن پر 6nm/12nm پر a-SiOx:H/AlOx:H پہلے ہی بغیر اینیل کے τeff 5.1 ms دیتا ہے، جو ظاہر کرتا ہے کہ AlOx براہ راست c-Si کو نہیں چھوتا (درمیان میں a-SiOx یا SiOx کے ساتھ) تو فیلڈ ایفیکٹ اور کیمیکل پاسیویشن مل کر کام کرتے ہیں۔ بی سی پی-فنگر نان-کونٹیکٹ ریجن بالکل یہی معاملہ ہے: نیچے SiOx c-Si کو الگ کرتا ہے، درمیانی AlOx/SiOx اندرونی پولی کو الگ کرتا ہے، AlOx کبھی c-Si کو نہیں چھوتا، اور B ڈفیوژن کا راستہ دو رکاوٹوں، نیچے SiOx اور اندرونی پولی سے بند ہے — براہ راست ٹنل پرت کے طور پر AlOx سے کہیں زیادہ محفوظ۔
مصنوعات کی درخواست
پی-فنگر لوکلائزیشن کے لیے تین معاون اقدامات (26.34 سے 27.6 کا اضافہ)
| اقدام | 26.34% بیس لائن | بی سی پی-فنگر لوکلائزیشن کا اضافہ | حل شدہ رکاوٹ |
|---|---|---|---|
| نیچے کا SiOx | مکمل رابطہ 1.8 nm (p-TOPCon سائیڈ) | پی-فنگر کے نیچے 1.8→2.0 nm (اینٹی-بی پننگ)، این-فنگر کے نیچے 1.3-1.5 nm | B علیحدگی SiOx کو خراب کرتی ہے |
| درمیانی SiOx | خالص SiOx 1 nm (ان-سیٹو) | زونڈ: نان-کونٹیکٹ AlOx(3nm)/SiOx(1nm)، کونٹیکٹ خالص SiOx 1 nm | کمزور پی-سائیڈ فیلڈ ایفیکٹ |
| بیرونی پولی | 90 nm p++، الکلی-دھاتی پیسٹ | پی-فنگر کے نیچے لیزر LCO کھولنا، صرف AlOx/SiNx کھولتا ہے بغیر پولی/SiOx کو نقصان پہنچائے (iVoc مستحکم تصدیق شدہ) | J₀,metal 2400→400 |
| اینیل | 1050°C پری-اینیل، 98% کرسٹلینٹی | وہی، لیکن پی/این فنگر کو-اینیل ونڈو میں سمجھوتہ ضروری ہے — پی-سائیڈ 880-920، بی-سائیڈ 1050، ~950-980°C لمبے اینیل پر تقسیم | تھرمل بجٹ تنازع |
| میٹلائزیشن | الکلی-دھاتی Ag پیسٹ (4wt% Na₂O/K₂O) | چاندی سے پاک Al رابطہ یا Ag-Al مخلوط پیسٹ، پی-فنگر 700°C فائرنگ J₀,metal ~2400، این-فنگر ~2500 اسی حالت میں | چاندی سے پاک + J₀,metal کو 400 تک دبائیں |
وہ سلور فری بی سی ڈیٹا اہم ہے: ایل سی او کے بعد آئی ووک بمشکل گرتا ہے اور رامان کوئی امورفس سگنل نہیں دکھاتا، یہ ثابت کرتا ہے کہ "پولی/SiOx پاسیویشن کو توڑے بغیر کھڑکی کھولنا" ممکن ہے — یہ بی سی پی فنگر کے تحت "کونٹیکٹ ریجنز میں خالص SiOx مڈل رکھنا + ایل سی او پیسٹ ونڈو" کے لیے عمل کی بنیاد ہے۔ لیکن J₀,metal 2400 fA/cm² صرف 25.9% کارکردگی کا نقشہ بناتا ہے۔ ایگ سسٹم کے 26.8% سے 0.9% کا مطلق فرق مکمل طور پر کونٹیکٹ ریکمبینیشن کھا جاتا ہے۔ اگلی چھلانگ کی رکاوٹ پاسیویشن پرت نہیں، میٹلائزیشن ہے۔
تو 27% تک آخری چھلانگ میں پیچھے کی طرف واقعی کس چیز پر لڑائی ہو رہی ہے؟
چاروں نسلوں کو قطار میں لگائیں — داس 25.4 → جنکو 26.66 → جنکو 26.34 → گولڈن اسٹون 27.62 / لونگی 28.13:
25.4% نسل: پیچھے کی طرف نیچے والے SiOx کی "پن ہول شخصیت" (پاسیویشن بمقابلہ ریکمبینیشن) پر لڑائی ہوئی، ایل پی سی وی ڈی دو قدمی آکسیڈیشن 10¹² کلاس پاسیویٹنگ پن ہولز اگاتی ہے۔
26.66% نسل: پیچھے کی طرف ڈبل لیئر SiOx/poly + مڈل SiOx ایگ بلاک + لیزر تھننگ پر لڑائی ہوئی، میٹلائزیشن ڈیگریڈیشن اور پاراسٹک ابسورپشن حل کیا۔
26.34% نسل: بیک p-TOPCon فل کونٹیکٹ ڈبل لیئر + الکلی میٹل پیسٹ + 1050°C پری اینیل، پی سائیڈ بی سیگریگیشن اور میٹلائزیشن کو کترتا ہے۔
27.6%+ نسل (بی سی): بیک p/n انٹرڈیجیٹیٹڈ، نیچے SiOx پولیرٹی کے لحاظ سے ٹیونڈ (پی سائیڈ 2.0 / این سائیڈ 1.3) + زونڈ مڈل (نان کونٹیکٹ AlOx/SiOx فیلڈ ایفیکٹ کے لیے، کونٹیکٹ خالص SiOx) + ایل سی او اوپننگ بغیر پاسیویشن کو نقصان پہنچائے + سلور فری/کم ایگ میٹلائزیشن J₀,metal کو 400 تک دباتی ہے۔
ایک غیر متوقع بات: 27% سے اوپر، پیچھے کی طرف "فیلڈ ایفیکٹ + ڈبل لیئر کمبو" میں، AlOx نیچے نہیں جا سکتا (ٹنل سائٹ بی ڈفیوژن اڑا دیتی ہے)، صرف مڈل نان کونٹیکٹ ریجن میں۔ یہ PERC دور کے "c-Si پر براہ راست AlOx لگا کر منفی چارج ادھار لینے" سے سب سے بڑا فرق ہے۔ بی سی ڈھانچہ اتفاقاً آپ کو "زونڈ مڈل" کی جگہ دیتا ہے (انٹرڈیجیٹیٹڈ جیومیٹری خود زوننگ لاتی ہے)۔ فل کونٹیکٹ TOPCon یہ کھیل نہیں سکتا۔ یہ بھی وضاحت کرتا ہے کہ 26.66/26.34 نے کبھی مڈل میں AlOx کیوں نہیں ڈالا — وہ فل کونٹیکٹ ہیں، مڈل کو اسٹاپ لیئر + ایگ بلاک دونوں کا کام کرنا پڑتا ہے، اور خالص SiOx محفوظ ہے۔
بی سی پائلٹ لائن پہلے کیا آزما سکتی ہے
پی فنگر نیچے SiOx کو 1.5 سے 1.8-2.0 nm کریں — ایل پی سی وی ڈی 620°C O₂ وقت میں 30-50% اضافہ کریں، پہلے بی سیگریگیشن ای سی وی پروفائل دیکھیں۔
"دو انتخاب" والے مڈل نمونے چلائیں: گروپ اے خالص SiOx 1.5 nm (26.66 بیس لائن)، گروپ بی نان کونٹیکٹ ALD AlOx 3nm / SiOx 1nm کے ساتھ کونٹیکٹ خالص SiOx 1.5 nm (ایل سی او ونڈو الائنمنٹ درست کریں)۔
LCO لیزر کو AlOx کے مطابق ایڈجسٹ کریں — AlOx 355 nm پر SiOx سے زیادہ حساس ہے، اس لیے گہری UV 4.8 eV فوٹون "صرف SiNx/AlOx کھولیں بغیر poly/SiOx کو نقصان پہنچائے" نسخہ B-side اور N-side کی خوراکوں کے لیے الگ سے دوبارہ کیلیبریٹ کرنے کی ضرورت ہے۔
میٹالائزیشن کو Ag-Al مکسڈ پیسٹ یا مکمل Al میں تبدیل کریں، فائرنگ کو 700°C پر لاک کریں — بیس لائن n/p J₀,metal 2400-2500 تک پہنچنے کے لیے glass frit + فائرنگ ماحول + رابطہ پیٹرن کثافت سب کو مل کر 400-500 تک پہنچنے کے لیے ٹیون کرنا ہوگا۔
BC میٹالائزیشن ٹیم کے لیے کھلے سوالات
p-finger کے نیچے "زونڈ مڈل" کی مینوفیکچرنگ فزیبلٹی — کیا غیر رابطہ علاقے پر صرف ALD AlOx کے لیے ماسک کی ضرورت ہے، یا آپ پورے چہرے پر جمع کرتے ہیں اور LCO کو رابطہ علاقے کے AlOx کو صاف کرنے دیتے ہیں؟ سابقہ ایک ماسک مرحلہ شامل کرتا ہے (BC پہلے ہی کافی پیچیدہ ہے)، مؤخر الذکر خطرہ ہے کہ LCO لیزر AlOx/SiOx اسٹیک کو صاف کرے اور نیچے کے SiOx کو پاسویٹ کرنے والے پن ہولز کو نقصان پہنچائے (صرف AlOx/SiNx کو صاف کرنا poly/SiOx کے لیے غیر نقصان دہ تصدیق شدہ تھا؛ AlOx/SiOx اسٹیک کی تصدیق نہیں ہوئی)۔
نیز، گولڈن اسٹون کے 27.62% نے "گریڈیئنٹ B-doped a-Si + O-doped a-SiOx فرنٹ پاسیویشن" استعمال کیا، جس میں P-side HJT منطق پر تھی نہ کہ TOPCon پر۔ کیا HIBC (P-side HJT + N-side TOPCon) مکمل TOPCon BC (دونوں p-finger اور n-finger poly/SiOx) سے پہلے 28% تک پہنچے گا؟ LONGi کی 28.13% لائن سے لگتا ہے کہ HIBC جیت گیا، لیکن مکمل TOPCon BC کی ڈیوائس سادگی (دونوں N اور P سائیڈز پر poly، مشترکہ اینیل) طویل مدتی لاگت پر واپس جیت سکتی ہے۔ یہ دو BC ذیلی راستے اگلے "پاسیویشن چھت بمقابلہ عمل پیچیدگی" کی تجارت پر ٹکرائیں گے۔
چار مقالے پے در پے (Das 25.4 → JinKo 26.66 → JinKo 26.34 → گولڈن اسٹون 27.62 / LONGi 28.13)، اور TOPCon کی تین نسلوں کی پچھلی منطق 25%→26%→27%+ مکمل ہے: پاسویٹنگ پن ہولز → ڈبل پرت Ag بلاک + پتلا کرنا → BC انٹرڈیجیٹیشن + زونڈ مڈل + فیلڈ ایفیکٹ کمبو۔
Ooitech کا نقطہ نظر
زونڈ-مڈل خیال چالاک ہے، لیکن سچ میں مشکل لڑائی لائن پر ہے، ڈرائنگ بورڈ پر نہیں۔ J₀,metal کو 2400 سے 400 تک دھکیلنے کا مطلب ہے کہ آپ کی LCO لیزر ڈوزنگ، پیسٹ فریٹ، اور فائرنگ پروفائل کو ہر انگلی پر، ہر ویفر پر رواداری برقرار رکھنی ہوگی — اور یہ ماڈیول لائن کی تکرار پذیری کا مسئلہ ہے اتنا ہی جتنا سیل فزکس کا۔ چاہے صنعت پہلے مکمل TOPCon BC یا HIBC پر اترے، عمل کی کھڑکی دونوں طرح سکڑتی ہے، اس لیے پچھلی اسٹیک پر میٹرولوجی اور تھرمل کنٹرول حقیقی گیٹ کیپر بن جاتے ہیں۔ ماڈیول پروڈکشن لائنیں بنانے یا اپ گریڈ کرنے والے لوگ ان میں سے بہت سے فائرنگ اور لیمینیشن تجارتی سودے Ooitech YouTube چینل پر اٹھا سکتے ہیں۔ www.youtube.com/ooitech.
