TOPCon کاپر پلیٹنگ ایک اور قدم آگے: LIF
فہرست مضامین
مختصر جواب: TOPCon کاپر پلیٹنگ پیداوار کے ایک قدم قریب پہنچ گئی، جس میں جیانگنان یونیورسٹی کے سابقہ کام پر مبنی ایک نئی کامیابی شامل ہے۔ پلیٹنگ چاندی کی دھات کاری کو تانبے سے بدلتی ہے، اور رکاوٹ کبھی تصور نہیں رہی — یہ چپکنے اور بیریئر لیئر کا مسئلہ ہے جو تانبے کو سلیکون میں پھیلنے سے روکتی ہے۔ اس مطالعے میں عمل کی کھڑکی رابطہ بنانے کے مرحلے کے لیے تقریباً 750 °C سے 800 °C تک ہے، جس میں پیٹرننگ کے مرحلے میں 1064 nm لیزر استعمال کیا گیا اور 400 °C پر اینیلنگ کی گئی۔ تانبا اس چاندی کے پیسٹ سے تقریباً دو گنا سستا ہے جسے یہ بدلے گا، اور چاندی TOPCon سیل میں سلیکون کے علاوہ سب سے بڑی لاگت ہے۔ باقی سوالات لائن کی مطابقت اور طویل مدتی اعتبار سے متعلق ہیں: ایک پلیٹڈ رابطہ جو ابتدائی کارکردگی پاس کرے لیکن نم گرمی میں خراب ہو جائے، وہ قابلِ تیاری عمل نہیں ہے۔
PV ماڈیول مینوفیکچرنگ · از جیری، Ooitech
تعارف
پچھلی تحقیق سے نئی پیش رفت تک
کل ہم نے جیانگنان یونیورسٹی کے ایک مقالے پر بات کی تھی۔ TOPCon تانبے کی چڑھائی: لیزر گروونگ سلیکون کو نقصان پہنچاتی ہے، کرسٹلینٹی 30 فیصد پوائنٹس کم ہو جاتی ہے، اور اس کی مرمت کے لیے اینیلنگ ضروری ہے۔ اس مقالے نے یہ نتیجہ اخذ کیا کہ 750°C اینیلنگ + HF صفائی کارکردگی کو 23.41% سے واپس 24.85% تک بحال کر سکتی ہے۔
لیکن پروڈکشن لائن پر کوئی بھی جانتا ہے کہ 750°C اینیلنگ خود ایک ہائیڈروجن-انڈیوسڈ بلسٹر رسک رکھتی ہے — درجہ حرارت کی ونڈو انتہائی تنگ ہے۔ 775°C سے اوپر ریئر پیسیویشن لیئر بلسٹر ہو جاتی ہے، اور 800°C پر نتیجہ اینیلنگ نہ کرنے سے بھی بدتر ہوتا ہے۔
کیا کوئی بہتر طریقہ ہے؟
جیانگ نان یونیورسٹی + جیانگ سو شیانگ ہوان + ڈی آر لیزر کا 2026 میں ابھی شائع ہونے والا دوسرا پیپر ایک نیا جواب پیش کرتا ہے: روایتی کم درجہ حرارت سنٹرنگ کی جگہ LIF (لیزر-انڈیوسڈ فائرنگ) استعمال کریں، اور ساتھ ہی لیزر ڈیمیج کی مرمت کریں۔
نتائج: کارکردگی میں بہتری +0.45% abs.، Voc میں اضافہ 0.86mV، اور — کنٹیکٹ ریزسٹنس یکسانیت میں بڑی بہتری۔
1. ایک فوری جائزہ: TOPCon کاپر پلیٹنگ فلو اور اس کے مسائل
معیاری عمل اور جہاں تکلیف ہوتی ہے
معیاری TOPCon Ni/Cu پلیٹنگ فلو:
لیزر گروونگ → ڈیمیج ریپیئر کے لیے ہائی-ٹمپریچر اینیلنگ → HF صفائی → Ni پلیٹنگ → کم درجہ حرارت سنٹرنگ → Cu پلیٹنگ
دو مسائل:
لیزر گروونگ سلیکون کو نقصان پہنچاتی ہے: جیسا کہ پچھلے مضمون میں بحث کی گئی، کرسٹلینٹی 99.3% سے 69.8% تک گر جاتی ہے، جس کی مرمت کے لیے ہائی-ٹمپریچر اینیلنگ درکار ہے۔
روایتی کم درجہ حرارت سنٹرنگ غیر یکساں ہے: فرنس پورے سیل کو گرم کرتی ہے، کنارے تیزی سے حرارت خارج کرتے ہیں جبکہ مرکز زیادہ گرم رہتا ہے، جس سے کنٹیکٹ ریزسٹنس کناروں پر زیادہ اور مرکز میں کم ہوتی ہے — غیر یکساں کرنٹ کلیکشن FF کو نقصان پہنچاتی ہے۔
اس نئے پیپر کی بنیادی پیش رفت: پلیٹنگ فلو میں LIF شامل کرنا ایک تیر سے دو شکار کرتا ہے — یہ غیر یکساں کم درجہ حرارت سنٹرنگ کی جگہ لیتا ہے اور لیزر ڈیمیج کی مرمت میں مدد کرتا ہے۔
2. LIF کیا ہے، اور روایتی سنٹرنگ سے کیسے مختلف ہے؟
فرنس ہیٹنگ بمقابلہ پوائنٹ-ٹو-پوائنٹ ویلڈنگ
روایتی کم درجہ حرارت سنٹرنگ: پورے سیل کو فرنس میں رکھ کر 200–400°C پر بیک کریں۔ مسئلہ غیر یکساں ہیٹنگ ہے — کنارے تیزی سے ٹھنڈے ہوتے ہیں، مرکز زیادہ گرم ہوتا ہے، اور پورے سیل میں کنٹیکٹ ریزسٹنس نمایاں طور پر مختلف ہوتی ہے۔
LIF (لیزر-انڈیوسڈ فائرنگ): ایک 1064nm انفراریڈ لیزر سیل کے سامنے والے حصے کو تیزی سے اسکین کرتا ہے جبکہ ایک ریورس بائس (2–18V) لگایا جاتا ہے۔ لیزر فوٹو جنریٹڈ کیریئرز کو اکساتی ہے، ریورس بائس انہیں سمتی طور پر چلاتا ہے، دھات–سلیکون انٹرفیس پر عین مقامی جول ہیٹنگ پیدا کرتا ہے.
ایک جملے میں فرق: روایتی سنٹرنگ "پورے سیل کی بیکنگ" ہے، LIF "پوائنٹ-ٹو-پوائنٹ ویلڈنگ" ہے۔ LIF صرف گرڈ لائنوں کے نیچے کنٹیکٹ ریجن کو گرم کرتا ہے، باقی سب کچھ تھرمل طور پر اچھوتا رہتا ہے۔
3. کاپر-پلیٹڈ سیلز پر LIF کتنا اچھا کام کرتا ہے؟
14V پر بہترین پوائنٹ تلاش کرنا
پیپر پہلے ایک بیس لائن تجربہ چلاتا ہے: ان سیلز پر مختلف ریورس بائس وولٹیجز پر LIF لگائیں جن کی Ni/Cu پلیٹنگ مکمل ہو چکی ہے۔
| LIF ریورس وولٹیج | ایفی شنسی | Voc | FF | Rs |
|---|---|---|---|---|
| LIF نہیں (بیس لائن) | 24.29% | 696.27mV | 81.74% | 1.51mΩ |
| 8V | بہتری | — | — | — |
| 14V | 24.69% | +0.32mV | +1.22% | 1.16mΩ |
| 16–18V | گراوٹ | گراوٹ | تیزی سے گراوٹ | بنیادی طور پر غیر تبدیل |
بہترین پیرامیٹرز: 14V ریورس بائس، کارکردگی میں اضافہ +0.401% abs.، FF میں اضافہ 1.22%، Rs میں کمی 23%۔
زیادہ وولٹیج چیزیں کیوں بدتر بناتی ہے؟
پیپر ڈارک سیچوریشن کرنٹ ڈینسٹیز J01 اور J02 کی پیمائش کے لیے Suns-Voc استعمال کرتا ہے:
J01 (pn-جنکشن ری کمبینیشن کی نمائندگی کرتا ہے): وولٹیج کے ساتھ بہت کم تبدیلی
J02 (دھات–سلیکون انٹرفیس ری کمبینیشن کی نمائندگی کرتا ہے): 14V پر سب سے کم، 16–18V پر بلند ہو جاتا ہے
ترجمہ: بہت زیادہ وولٹیج کا مطلب ضرورت سے زیادہ جول ہیٹنگ ہے، اور انٹرفیس "ویلڈ ہو کر مر جاتا ہے"۔ ونڈو بالکل 14V کے آس پاس ہے۔
4. LIF لیزر ڈیمیج کی مرمت کیوں کر سکتا ہے؟
رامان اسپیکٹروسکوپی راز افشا کرتی ہے
پیپر نے ایک اہم تجربہ چلایا: پلیٹڈ دھات اتاریں اور گرڈ لائنوں کے نیچے سلیکون کی کرسٹلینٹی کی پیمائش کے لیے رامان اسپیکٹروسکوپی استعمال کریں۔
| شرط | کرسٹلینٹی |
|---|---|
| LIF نہیں (صرف ہائی-T اینیلنگ ریپیئر) | ~95% |
| LIF 8–14V | +0.76% ~ 1.84% |
| LIF 16–18V | کمی |
ہائی-ٹمپریچر اینیلنگ کے اوپر، LIF کرسٹلینٹی کو مزید بلند کرتا ہے۔
میکانزم: LIF ایک مقامی فوری بلند درجہ حرارت پیدا کرتا ہے (روایتی اینیلنگ درجہ حرارت سے کہیں زیادہ) جو امورفوس سلیکون کو زیادہ مکمل طور پر دوبارہ کرسٹلائز ہونے دیتا ہے، اور یہ صرف گرڈ لائنوں کے نیچے والے علاقوں کو گرم کرتا ہے، جس سے پچھلی پاسیویشن پرت اچھوتی نہیں رہتی.
یہ پچھلے مضمون کی باقی تشویش کو حل کرتا ہے — زیادہ درجہ حرارت والی اینیلنگ کے لیے درجہ حرارت کی کھڑکی تنگ ہے، اور 775°C سے اوپر پچھلی پاسیویشن میں چھالے پڑ جاتے ہیں۔ LIF مقامی حرارت ہے؛ پچھلا حصہ متاثر نہیں ہوتا، اس لیے درجہ حرارت زیادہ ہو سکتا ہے اور مرمت کا اثر بہتر ہوتا ہے۔
5. LIF کب لگایا جانا چاہیے؟ وقت کا انتخاب اہم ہے
تین امیدوار اور ایک واضح فاتح
پلیٹنگ کے عمل کے تین مراحل ہیں: Ni پلیٹنگ → کم درجہ حرارت پر سنٹرنگ → Cu پلیٹنگ۔ LIF کو کہاں شامل کیا جانا چاہیے؟
مقالہ تین اوقات کا موازنہ کرتا ہے:
| گروپ | LIF کا وقت | بہترین وولٹیج | بہترین کارکردگی | کرسٹلینٹی |
|---|---|---|---|---|
| A | Ni کے بعد، سنٹرنگ سے پہلے | 8V | 24.689% | ~95.6% |
| B | سنٹرنگ کے بعد، Cu سے پہلے | 8V | 24.663% | ~96.45% |
| C | Cu کے بعد | 14V | 24.69% | سب سے زیادہ |
نتیجہ: LIF سب سے بہتر کام کرتا ہے جب اسے بالکل آخر میں رکھا جائے — Cu پلیٹنگ مکمل ہونے کے بعد.
کیوں؟
Cu پلیٹنگ کے بعد، الیکٹروڈ مزاحمت ڈرامائی طور پر کم ہو جاتی ہے۔ جب LIF وولٹیج لگاتا ہے، کرنٹ کی تقسیم زیادہ یکساں ہوتی ہے، جول حرارت زیادہ یکساں ہوتی ہے، اور انٹرفیس کا رابطہ زیادہ مکمل طور پر بہتر ہوتا ہے۔
اگر LIF صرف Ni پرت پر لگایا جائے (Cu پلیٹنگ سے پہلے)، تو مزاحمت زیادہ ہوتی ہے؛ وہی وولٹیج ضرورت سے زیادہ جول حرارت پیدا کرتا ہے، جو آسانی سے "انٹرفیس کو موت تک ویلڈ" کر سکتا ہے۔
6. ایک بڑی دریافت: LIF کم درجہ حرارت والی سنٹرنگ کو مکمل طور پر بدل سکتا ہے
فرنس کو مکمل طور پر چھوڑنا
اگر LIF Ni–Si رابطے کو بہتر بنا سکتا ہے، تو کیا ہم روایتی کم درجہ حرارت والی سنٹرنگ کے مرحلے کو مکمل طور پر چھوڑ سکتے ہیں?
مقالے نے ایک تجربہ ڈیزائن کیا (گروپ D): Ni پلیٹنگ → LIF (8V) → براہ راست Cu پلیٹنگ, کم درجہ حرارت والی سنٹرنگ کا مرحلہ چھوڑتے ہوئے۔
نتائج:
| گروپ | عمل | ایفی شنسی | رابطہ مزاحمت کی یکسانی (کنارے–مرکز کا فرق) |
|---|---|---|---|
| O | روایتی سنٹرنگ، LIF کے بغیر | بیس لائن | 3.53Ω |
| A | Ni+LIF+سنٹرنگ+Cu | 24.689% | 2.05Ω |
| B | Ni+سنٹرنگ+LIF+Cu | 24.663% | 1.46Ω |
| C | Ni+سنٹرنگ+Cu+LIF | 24.69% | 1.54Ω |
| D | Ni+LIF+Cu (سنٹرنگ کے بغیر) | 24.74% | 0.45Ω |
گروپ D کی رابطہ مزاحمت کی یکسانی روایتی سنٹرنگ شامل کرنے والے ہر گروپ کو پیچھے چھوڑ دیتی ہے۔
کیوں؟
روایتی سنٹرنگ فرنس غیر یکساں طور پر گرم کرتی ہیں — کنارے تیزی سے حرارت خارج کرتے ہیں، مرکز زیادہ گرم ہوتا ہے — جس کی وجہ سے کناروں پر رابطہ مزاحمت زیادہ اور مرکز میں کم ہوتی ہے۔ LIF ایک پوائنٹ اسکین ہے؛ ہر پوائنٹ کو بالکل یکساں توانائی ملتی ہے، فطری طور پر یکساں.
LIF وولٹیج کو مزید بہتر بنا کر 6V, گروپ D 24.74%, کی کارکردگی تک پہنچتا ہے، جس میں Voc 696.72mV — کارکردگی میں +0.45% مطلق زیادہ اور Voc میں +0.86mV زیادہ روایتی سنٹرنگ + LIF کے بغیر بیس لائن سے۔
7. پروڈکشن لائن کے مضمرات: کیا کاپر پلیٹنگ کی بڑے پیمانے پر پیداوار کی حد کم ہو گئی ہے؟
تین ٹھوس پیش رفت
یہ مقالہ کئی ٹھوس پیش رفت پیش کرتا ہے:
1. Voc کے نقصان کی مرمت کی جا سکتی ہے، اور بہتر طریقے سے۔ پچھلے مضمون کی 750°C اینیلنگ میں درجہ حرارت کی کھڑکی تنگ تھی اور پچھلی طرف چھالے پڑنے کا خطرہ تھا۔ LIF مقامی طور پر گرم کرتا ہے، پچھلا حصہ محفوظ رہتا ہے، اور مرمت زیادہ مؤثر ہوتی ہے۔
2. ایک عمل کا مرحلہ بچ جاتا ہے، لیکن آلات کی سرمایہ کاری کا وزن کرنا ضروری ہے۔ روایتی بہاؤ: Ni پلیٹنگ → کم درجہ حرارت سنٹرنگ → Cu پلیٹنگ۔ LIF طریقہ: Ni پلیٹنگ → LIF → Cu پلیٹنگ۔ سنٹرنگ فرنس اور عمل کا وقت بچتا ہے، لیکن LIF آلات خود زیادہ مہنگے ہیں، اور پلیٹنگ لائن کے ساتھ انضمام زیادہ پیچیدہ ہے۔ اصل ROI آلات کی قیمتوں پر منحصر ہے۔
3. رابطہ مزاحمت کی یکسانی پوشیدہ بونس ہے۔ روایتی سنٹرنگ کنارے سے مرکز تک رابطہ مزاحمت کا فرق 3.53Ω دکھاتی ہے؛ LIF طریقہ اسے 0.45Ω تک کم کر دیتا ہے۔ بہتر یکسانی کا مطلب زیادہ یکساں کرنٹ جمع ہونا، زیادہ FF، اور ماڈیول کی سطح پر ہاٹ اسپاٹ کا کم خطرہ ہے۔
لیکن بڑے پیمانے پر پیداوار کی رکاوٹیں باقی ہیں:
LIF آلات کی سرمایہ کاری: سنٹرنگ فرنس کو بدلتے ہوئے، آپ لیزر + پاور سپلائی + کنٹرول سسٹم شامل کرتے ہیں۔ آلات فروش کی قیمتوں کا تعین معاشیات کا فیصلہ کرتا ہے۔
لائن انضمام کی پیچیدگی: LIF کو پلیٹنگ لائن کے ساتھ بغیر کسی رکاوٹ کے جڑنا چاہیے، اور سائیکل ٹائم کی مطابقت (مقالہ 20 m/s اسکین رفتار استعمال کرتا ہے) کی توثیق ضروری ہے۔
GW پیمانے کی مستقل مزاجی: مقالہ لیب/پائلٹ سطح پر ہے؛ بڑے پیمانے پر پیداوار میں پیداوار کے استحکام کے لیے ابھی معاون ڈیٹا درکار ہے۔
8. Aiko ABC کے ساتھ موازنہ
دو راستے، دو کہانیاں
| آئٹم | Aiko ABC | TOPCon + LIF کاپر پلیٹنگ |
|---|---|---|
| سیل کی ساخت | مکمل بیک کانٹیکٹ | سامنے + پیچھے |
| لیزر گروونگ درکار | نہیں | جی ہاں |
| لیزر نقصان کا مسئلہ | کوئی نہیں | ہاں، لیکن LIF بیک وقت نقصان کی مرمت اور رابطے کو بہتر بنا سکتا ہے |
| میٹلائزیشن کا عمل | Cu/Ni/Sn پلیٹنگ | Ni/Cu پلیٹنگ + LIF |
| بڑے پیمانے پر پیداوار کی حیثیت | پہلے سے بڑے پیمانے پر پیداوار میں | لیب / پائلٹ |
Aiko کا BC فن تعمیر قدرتی طور پر لیزر گروونگ کے نقصان سے بچتا ہے۔ TOPCon اس سے بچ نہیں سکتا، لیکن LIF ایک "گڑھا بھرنے + بہتر بنانے" کا مشترکہ حل پیش کرتا ہے — نہ صرف نقصان کی مرمت، بلکہ ایک عمل کا مرحلہ بچانا اور یکسانی بہتر بنانا۔
9. خلاصہ
موجودہ صورتحال
جیانگ نان یونیورسٹی کا یہ نیا مقالہ ایک بات ثابت کرتا ہے: TOPCon کاپر پلیٹنگ میں لیزر ڈیمیج نہ صرف مرمت کی جا سکتی ہے، بلکہ LIF اسے روایتی اینیلنگ سے بہتر طریقے سے ٹھیک کرتا ہے — اور ساتھ ہی یہ کم درجہ حرارت سنٹرنگ کے یکسانیت کے مسئلے کو بھی حل کرتا ہے۔
کارکردگی میں +0.45% abs. کا اضافہ، Voc میں 0.86mV کا اضافہ، اور کانٹیکٹ ریزسٹنس یکسانیت میں نمایاں بہتری — یہ تین اعداد و شمار کسی بھی پروڈکشن لائن پر سنجیدہ جائزے کے قابل ہیں۔
بڑے پیمانے پر پیداوار کی حد اب بھی موجود ہے، لیکن تکنیکی روڈ میپ مزید واضح ہوتا جا رہا ہے۔
بحث کا موضوع: کیا LIF کا کم درجہ حرارت سنٹرنگ کی جگہ لینا TOPCon کاپر پلیٹنگ کی بڑے پیمانے پر پیداوار کے لیے "آخری دھکا" ہے، یا محض "لیب کی طرف سے icing on the cake"؟
حوالہ جاتی معلومات:
عنوان: لیزر-انڈیوسڈ فائرنگ کا Ni/Cu پلیٹنگ کے ساتھ انضمام برائے TOPCon سولر سیل میٹالائزیشن
مصنفین: جِنگ یون ژانگ، شی شی، جیان بو شاؤ وغیرہ (جیانگ نان یونیورسٹی + جیانگ سو شیانگ ہوان ٹیکنالوجی + DR لیزر)
جرنل: سولر انرجی میٹریلز اینڈ سولر سیلز
سال: 2026
DOI: 10.1016/j.solmat.2026.114198
