ایک لیزر مرحلے نے پوری فرنٹ سائیڈ سلور پیسٹ کا خون کیسے بدل دیا

تعارف

2024 سے پہلے، TOPCon فرنٹ سلور پیسٹ تقریباً تمام ایلومینیم ڈوپڈ تھا۔ ایلومینیم ڈائی الیکٹرک تہوں کو جلانے میں مدد کرتا تھا، کانٹیکٹ ریزسٹنس کم کرنے میں مدد کرتا تھا، اور سب اسے بغیر کسی مسئلے کے استعمال کر رہے تھے۔ پھر LECO آیا اور پوری تصویر بدل گئی۔ ایلومینیم فری سلور پیسٹ نے تقریباً راتوں رات برتری حاصل کر لی، اور ایلومینیم ڈوپڈ پیسٹ معاون کردار پر آ گیا۔ اس کے بعد، سب نے ایلومینیم فری سمت میں گہرائی سے کام کیا، پیسٹ فارمولے، مالیکیولر ڈیزائن، اور عمل کی ہم آہنگی پر محنت کی۔

تو ایک لیزر عمل سلور پیسٹ کے فارمولے کو اتنا کیوں ہلا سکتا ہے؟ لائن پر، بہت سے لوگ جانتے ہیں کہ یہ ہوا، لیکن کیوں نہیں جانتے۔ اسے سمجھ لیں، تو آپ واقعی TOPCon فرنٹ سنٹرنگ کو سمجھ جاتے ہیں۔

TOPCon فرنٹ میٹلائزیشن "مٹیریل کانٹیکٹ پر حاوی ہے" سے "مٹیریل، لیزر، ایمیٹر اور فنگرز مشترکہ طور پر کام کر رہے ہیں" کی طرف بڑھ رہی ہے۔

فرنٹ ڈھانچے سے شروع کریں

ایک عام TOPCon ڈھانچہ لیں۔ فرنٹ سائیڈ عام طور پر ایک کثیر پرت ڈائی الیکٹرک فلم اسٹیک ہوتی ہے، مثال کے طور پر SiOx، SiNx، AlOx۔ کچھ عمل SiOxNy جیسی فنکشنل تہیں بھی لاتے ہیں، اور صحیح اسٹیک مینوفیکچرر کے لحاظ سے مختلف ہوتا ہے۔ ان سب کے نیچے بوران ڈفیوزڈ ایمیٹر ہوتا ہے، جس کی عام جنکشن گہرائی صرف 0.8 سے 1 مائیکرون ہوتی ہے۔

سلور پیسٹ میں موجود گلاس فریٹ کو سنٹرنگ کے چند سیکنڈوں میں ان ڈائی الیکٹرک فلموں کو ایک ایک کر کے "کھانا" پڑتا ہے، تاکہ یہ ایمیٹر کی سطح پر جڑ پکڑ سکے۔ متعدد فلمیں، متعدد دروازے۔ ہر پرت کی ساخت، موٹائی اور کثافت مختلف ہوتی ہے۔ گلاس فریٹ کے لیے یہ کئی مختلف پکوان ہیں، اور ہر ایک کو اپنی حرارت چاہیے۔ یہ ساختی وجہ ہے کہ TOPCon فرنٹ سنٹرنگ ونڈو قدرتی طور پر تنگ ہے: آپ ایک فلم کو سنٹر نہیں کر رہے، آپ بہت سی فلموں کو سنٹر کر رہے ہیں۔

ایلومینیم ڈوپڈ دور: ایلومینیم دو دھاری تلوار ہے

سلور پیسٹ اصل میں سلکان سے کیسے جڑتا ہے؟ تقریباً اس طرح۔ گلاس فرٹ پگھل کر ڈائی الیکٹرک فلموں کو تہہ بہ تہہ کھولتا ہے۔ 650°C سے اوپر، سلور پگھلے ہوئے گلاس میں حل ہونا شروع ہو جاتا ہے۔ 2016 میں NREL اور SLAC نے اسے براہِ راست ایکس رے سے فلمایا: 700°C پر، صرف 10 سیکنڈ میں، 70% سلور گلاس فیز میں حل ہو گیا۔ حل شدہ سلور آئن گلاس کے ساتھ ایمیٹر کی سطح کی طرف جاتے ہیں، سلکان کے ساتھ آکسیڈیشن-ریڈکشن ردعمل میں شامل ہوتے ہیں، اور دوبارہ دھاتی سلور کے طور پر precipitate ہو کر 'سلور اسپائکس' کی قطاریں بناتے ہیں۔ ٹھنڈک پر، چند نینو میٹر سائز کے سلور کرسٹلائٹس گلاس کے اندر precipitate ہو کر conductive چینلز بناتے ہیں جو کرنٹ باہر لے جاتے ہیں۔

سیدھے الفاظ میں: سامنے کی sintering سلور کو گلاس میں سے گزرنے اور ایمیٹر کے اندر جڑ پکڑنے دینا ہے۔

اس عمل میں، ایلومینیم کا کردار بہت حقیقی ہے۔ یہ ڈائی الیکٹرک تہوں کو جلانے میں مدد کرتا ہے، اور رابطہ مزاحمت کو دباتا ہے۔ لیکن ایلومینیم بارودی سرنگیں بھی بچھاتا ہے۔ بوران ایمیٹر جنکشن کی گہرائی صرف 0.8 سے 1 مائیکرون ہے۔ سلور اسپائکس کو کم مزاحمتی رابطہ بنانے کے لیے کافی گہرا جانا ضروری ہے، لیکن p-n جنکشن کو نہیں چھیدنا چاہیے۔ ایلومینیم گلاس فیز ردعمل، انٹرفیس etching، اور دھاتی precipitate کے رویے کو بدل دیتا ہے۔ بعض عمل کے نظاموں میں، ایلومینیم کی زیادہ شمولیت رابطہ over-firing اور ایمیٹر نقصان کا خطرہ بڑھا سکتی ہے۔ اور ایلومینیم کا قرض صرف یہ ایک passivation اکاؤنٹ نہیں ہے۔ زیادہ درجہ حرارت کی sintering کے تحت، دھاتی انگلیاں جھک کر پھیل جاتی ہیں۔ فائرنگ کے بعد انگلیاں چوڑی اور چھوٹی ہو جاتی ہیں، سایہ دار رقبہ بڑھتا ہے، اور آپٹیکل نقصان بھی بڑھتا ہے۔ ایلومینیم ڈوپڈ دور میں، یہ دو خراب کھاتے ہیں: انٹرفیس ایلومینیم سے زخمی ہوتا ہے، اور انگلیاں آگ سے جلی جاتی ہیں۔

ایک لائن: ایلومینیم ڈوپڈ دور نے رابطے کے لیے ایلومینیم کی طاقت کا سودا کیا، اور بل passivation اور آپٹکس سے ادا کیا۔

جب LECO آیا، آسمان بدل گیا

LECO (Laser Enhanced Contact Optimizing) پہلی بار 2016 میں Cell Engineering نے تجویز کیا۔ یہ 2023-2024 میں TOPCon بڑے پیمانے پر پیداوار میں داخل ہوا، اور اب یہ صنعت کا معیاری کنفیگریشن ہے۔ اس کا مطلب 'ایک اور لیزر قدم' نہیں ہے۔ اس کا مطلب یہ ہے کہ یہ سامنے کے رابطہ بنانے کے طریقہ کار کو دوبارہ تقسیم کرتا ہے۔ پہلی بار، رابطہ بنانے کی پہل جزوی طور پر پیسٹ کے ہاتھ سے نکال کر لیزر کو دی گئی ہے، جو رابطہ انٹرفیس پر درست مقامی پروسیسنگ کر کے رابطہ کو 'فعال' کرتا ہے۔ جو کام ایلومینیم کرتا تھا، لیزر بھی کر سکتا ہے، اور وہ اسے زیادہ درست طریقے سے کرتا ہے، بغیر passivation کو نقصان پہنچائے۔

ایلومینیم کو باہر نکالیں، اور سب سے بڑا سامنے والا خطرہ، ایلومینیم پنچ تھرو جو بوران ایمیٹر پاسیویشن کو تباہ کرتا ہے، ماخذ پر ہی ختم ہو جاتا ہے۔ صنعت اسے "بڑی چھلانگ" کہتی ہے: ایلومینیم ڈوپڈ سلور پیسٹ سے براہ راست ایلومینیم فری سلور پیسٹ تک، درمیان میں تقریباً کوئی عبوری حالت نہیں۔

یہ وہ نکتہ ہے جسے لوگ سب سے زیادہ غلط پڑھتے ہیں: ایلومینیم فری سلور پیسٹ صرف "ایلومینیم کو حذف کرنا" نہیں ہے۔ ایلومینیم کو حذف کریں، اور ڈائی الیکٹرک تہوں کو جلانے کا کام مکمل طور پر گلاس فرٹ پر آ جاتا ہے، جبکہ رابطہ بنانا LECO پر آتا ہے۔ ایلومینیم فری پیسٹ کا گلاس فارمولا، سلور پاؤڈر مورفولوجی، اور سنٹرنگ درجہ حرارت کی ونڈو سب کو دوبارہ ڈیزائن کرنا پڑتا ہے۔ ایلومینیم کو ہٹانا ایک پرانے مسئلے کو دو نئے مسائل میں تقسیم کرتا ہے، پھر انہیں ایک ایک کر کے حل کرتا ہے۔

ایلومینیم فری کے بعد، لڑائی "اندرونی مہارت" پر ہے

ایلومینیم فری سلور پیسٹ ختم خط نہیں ہے، یہ آغاز کی لکیر ہے۔ پچھلے دو سالوں میں، ہر کوئی ایلومینیم فری سمت میں بہتری لا رہا ہے، پیسٹ کی اپنی "اندرونی مہارت" پر پیس رہا ہے۔ اس اگست میں، ننگبو انسٹی ٹیوٹ آف میٹریلز کی یے جیچون ٹیم نے، JA سولر اور ژجیانگ گوانگڈا الیکٹرانکس کے ساتھ مل کر، 26.31% فرنٹ میٹالائزیشن کا کام شائع کیا میٹر۔ یہ اس اندرونی مہارت کی لہر کا تازہ ترین شوکیس ہے۔

26.31% کارکردگی والے TOPCon سولر سیلز جو کم آپٹیکل شیڈنگ اور رابطہ مزاحمتی نقصانات کے ساتھ ہم آہنگ میٹالائزیشن سے فعال ہیں، https://doi.org/10.1016/j.matt.2026.102965

اسے کھولیں تو اس نے دو کام کیے جو ایلومینیم دور میں کوئی سوچنے کی بھی ہمت نہیں کرتا۔

پہلا، اس نے سلور پیسٹ کو "ہم شکل" بنا دیا۔ پیسٹ میں پولیمر تھیکسوٹروپک نیٹ ورک کے ریورس ایبل بریک ڈاؤن اور دوبارہ تعمیر کے طریقہ کار سے شروع کرتے ہوئے، انہوں نے پولیمر نیٹ ورک اور انٹرمولیکیولر ہائیڈروجن بانڈ نیٹ ورک کی سالماتی ترتیب کو دوبارہ ڈیزائن کیا، تاکہ پیسٹ پرنٹ ہونے کے بعد "کھڑا" رہے۔ پرنٹ شدہ فنگر کا پہلو تناسب 55% تک پہنچ گیا، لہذا انگلیاں لمبی اور تنگ ہیں۔ اس نمبر کو کم نہ سمجھیں۔ اعلی درجہ حرارت سنٹرنگ کو سب سے زیادہ ڈر انگلی کے گرنے اور پھیلنے سے ہے۔ 55% پہلو تناسب کا مطلب ہے کہ شیڈنگ تیزی سے کم ہوتی ہے، اور آپٹیکل نقصان کا ایک بڑا حصہ بچ جاتا ہے۔ یہ پیسٹ کی سطح پر "ہوشیار طاقت" ہے، ایلومینیم کی طاقت نہیں، بلکہ ریولوجی ڈیزائن۔

دوسرا، اس نے رابطہ کو "نقطہ مقام" بنا دیا۔ ان کا مخصوص LECO عمل سیل پر ریورس بائیس لگاتا ہے جبکہ سنگل فریکوئنسی لیزر مسلسل سامنے کی انگلیوں کو اسکین کرتا ہے۔ کیریئر انجیکشن مقامی جول حرارت کو متحرک کرتا ہے، جس سے پرامڈ کے کندھے پر ہیمسفریکل Pb-Ag/Si الائے رابطہ بنتا ہے۔ تین کلیدی الفاظ نوٹ کریں: کم دخول، کم مزاحمت، الگ الگ مقامات۔ دھات-سیمی کنڈکٹر رابطہ رد عمل چھوٹے نکات تک محدود ہے، بجائے اس کے کہ پوری سطح روایتی سنٹرنگ کی طرح "جلا" دی جائے۔ ایلومینیم سے متاثرہ جالی کا نقصان ختم ہو گیا ہے، اور دھات سے متاثرہ ری کمبینیشن نقصان بہت کم ہو گیا ہے۔

ننگبو انسٹی ٹیوٹ کا نتیجہ: 26.31% تھرڈ پارٹی تصدیق شدہ کارکردگی، شارٹ سرکٹ کرنٹ کثافت 41.98 mA/cm²، بڑے رقبے والے TOPCon سیلز کے Jsc کا تصدیق شدہ ریکارڈ قائم کرنا۔ یہ Jsc فائدہ بنیادی طور پر مضبوط سنٹرنگ کے ذریعے رابطہ "جلانے" سے نہیں ہے، بلکہ دونوں سروں پر نقصان کو ایک ساتھ "بچانے" سے ہے، انگلیوں کا سایہ اور انٹرفیس ری کمبینیشن۔

سامنے کی طرف صرف پیسٹ کا میدان جنگ نہیں ہے

وہ نیچر انرجی 26.66% والا کام دوبارہ لیں۔ بہت سے لوگ صرف اس کی پشت پر ڈبل پرت poly-Si کو گھورتے ہیں، لیکن اس کا سامنے والا حصہ بھی چھری کے نیچے ہے، اور منطق وہی ہے جو میٹر کام کی ہے۔

سامنے کی طرف، بوران ایمیٹر شیٹ مزاحمت معمول کے 215 Ω/sq سے بڑھا کر 430 Ω/sq کر دی گئی ہے۔ زیادہ شیٹ مزاحمت کا مطلب بہتر پاسیویشن ہے (اقلیتی کیریئر لائف ٹائم 0.70 ms سے بڑھ کر 1.12 ms، ڈارک سیچوریشن کرنٹ کثافت 9 سے کم ہو کر 5 fA/cm²)، لیکن رابطہ بنانا مشکل ہو جاتا ہے۔ حل دو ٹانگوں پر چلتا ہے۔ انگلیوں کو 20 μm سے تنگ کر کے 10 μm کر دیا گیا ہے، اور پچ 1120 μm سے سخت کر کے 825 μm کر دی گئی ہے، زیادہ گھنی اور باریک انگلیاں استعمال کر کے زیادہ شیٹ مزاحمت کے لیٹرل ٹرانسپورٹ نقصان کی تلافی کی جاتی ہے، اور راستے میں فی یونٹ رقبہ چاندی کا استعمال تقریباً ایک تہائی کم کیا جاتا ہے۔ دوسری ٹانگ رابطہ ایکٹیویشن عمل پر جھکتی ہے تاکہ اسے بیک اسٹاپ کیا جا سکے، دھات کاری کے مرحلے میں زیادہ شیٹ مزاحمت والے رابطے کے مسئلے کو حل کیا جا سکے۔

سب سے دلچسپ بات دونوں کاموں کو ساتھ رکھنا ہے۔ ایک ہی ٹیم۔ نیچر انرجی "چاندی کو روکتا ہے" پشت پر، میٹر "ایلومینیم ہٹاتا ہے" سامنے۔ ایک سامنے، ایک پشت، دونوں "دھات کاری میں تخفیف" ہیں۔ ایلومینیم دور کا کھیل کا طریقہ "طاقت کے زور پر رابطہ، پاسیویشن کے ساتھ ادائیگی" کو منظم طریقے سے ختم کیا جا رہا ہے، اس کی جگہ لے رہے ہیں: ہوشیار پیسٹ، نقطہ پر مرکوز لیزر، باریک انگلیاں، موٹی پاسیویشن۔

اگلی جنگ: اور بھی کم چاندی استعمال کریں

ایلومینیم سے پاک نے "پاسیویشن نقصان" کا مسئلہ حل کر دیا، لیکن لاگت کم کرنے اور کارکردگی بڑھانے کا اگلا قدم ہے "چاندی کی مقدار کم کرنا۔"

اگر ایلومینیم سے پاک چاندی کا پیسٹ "پاسیویشن کو نقصان پہنچائے بغیر رابطہ کیسے بنایا جائے" کا مسئلہ حل کرتا ہے، تو چاندی سے لیپت تانبا، کم چاندی والا پیسٹ، اور حتیٰ کہ خالص تانبے کی دھات کاری اگلا مسئلہ حل کر رہے ہیں: کم چاندی کیسے استعمال کی جائے۔

ڈی کے الیکٹرانک نے تانبے پر مبنی کم چاندی والی دھات کاری کا حل تیار کیا ہے، اور معروف صارفین کے ساتھ مل کر TOPCon سیلز پر بڑے پیمانے پر پیداوار تک پہنچنے والی پہلی کمپنی بنی ہے۔ جنکو سولر خالص تانبے کے پیسٹ، نکل کے پیسٹ اور دیگر بنیادی دھات کے کنڈکٹیو پیسٹ پر کام کر رہی ہے۔ لونگی کا ACM دھات کاری حل پہلے ہی بورڈ پر رکھا جا چکا ہے۔

2026 میں، چاندی سے پاک ہونا "تحقیقی سمت" سے "صنعت کاری کی دوڑ" میں تبدیل ہو چکا ہے۔

ایلومینیم سے پاک چاندی کے پیسٹ نے حل کیا "پاسیویشن کو کیسے نقصان نہ پہنچے،" زیادہ تانبے والا / خالص تانبے والا پیسٹ حل کرنا ہے "کم چاندی کیسے استعمال کی جائے۔" اگلی جنگ شروع ہو چکی ہے۔

لائن پر واپس لے جانے کے لیے تین نکات

پہلا، ایلومینیم سے پاک ہونے کا مطلب کوشش بچانا نہیں، بلکہ طریقہ بدلنا ہے۔ "ایلومینیم آپ کے لیے جلا کر گزرتا ہے" سے "فارمولہ اور لیزر کا ہم آہنگی۔" یہ سمجھ لیں، تو آپ جان جائیں گے کہ پروسیس ونڈو اب بھی اتنی تنگ کیوں ہے، کیونکہ اب جل کر گزرنا اور رابطہ دو الگ الگ میکانزم ہیں جنہیں زیادہ قریبی ہم آہنگی کی ضرورت ہے۔

دوسرا، سامنے والی سنٹرنگ ونڈو کو ایڈجسٹ کرنے سے پہلے، پہلے معلوم کریں کہ آپ کے سامنے کتنی فلمیں ہیں اور ہر ایک کیا ہے۔ مختلف اسٹیکس کے "کھا جانے" کے اوقات جمع ہوتے ہیں۔ صرف فرنس کریو کی چوٹی کو نہ دیکھیں، ہر فلم کے مطابق درجہ حرارت کی حد اور رد عمل کا وقت دیکھیں۔

تیسرا، سامنے کی کارکردگی کے تین کھاتے اب الگ الگ شمار کیے جاتے ہیں۔ انگلیاں شیڈنگ سنبھالتی ہیں (پہلو کا تناسب کلیدی ہے)، پیسٹ اور LECO رابطہ سنبھالتے ہیں، شیٹ ریزسٹنس اور پاسیویشن فلمیں ری کمبینیشن سنبھالتی ہیں۔ جو بھی کھاتہ متوازن نہیں ہوتا، وہیں کارکردگی پھنس جاتی ہے۔ مستقبل میں، اس کھاتے میں چوتھی چیز شامل کی جائے گی: چاندی کی مقدار۔

Ooitech کا نقطہ نظر

اس تبدیلی کو دیکھتے ہوئے جو بات ہمیں متاثر کرتی ہے وہ یہ ہے کہ فرنٹ سائیڈ گیم اب کسی ایک ہیرو میٹریل پر منحصر نہیں جو پورا رابطہ سنبھالے۔ LECO، باریک فنگرز، زیادہ شیٹ ریزسٹنس اور موٹی پاسیویشن اب کام کو تقسیم کرتے ہیں، اور یہ بدلتا ہے کہ ماڈیول لائن کو اپ اسٹریم سیل ان پٹس اور ڈاؤن اسٹریم سٹرنگنگ کے بارے میں کیسے سوچنا پڑتا ہے۔ ہماری طرف جو ٹرنکی ماڈیول پروڈکشن لائنیں بناتے ہیں، اسپیکٹ ریشو اور فنگر چوڑائی جیسے یہاں 10 μm اور 55% کے اعداد براہ راست اس بات کو متاثر کرتے ہیں کہ ٹیبر-سٹرنگر اور انٹرکنکشن کیسے ترتیب دیے جاتے ہیں، اس لیے سیل میٹلائزیشن کے رجحانات صرف سیل بنانے والوں کی فکر نہیں ہیں۔ لائن انجینئرز سے سننے میں دلچسپی ہے کہ جب آپ ان حدود کو آگے بڑھاتے ہیں تو اصل میں سب سے پہلے کیا ٹوٹتا ہے۔ اگر آپ مزید عملی سولر فیکٹری مواد چاہتے ہیں، تو ہمارا YouTube چینل www.youtube.com/ooitech فالو کرنے کے قابل ہے۔