TOPCon سولر سیلز کا تعارف

TOPCon (ٹنل آکسائیڈ پاسیویٹنگ کانٹیکٹ) ایک N-ٹائپ ویفر سیل ٹیکنالوجی ہے جو پہلی بار 2013 میں سامنے آئی۔ TOPCon سولر سیل ایک ٹنل آکسائیڈ پاسیویٹڈ کانٹیکٹ سولر سیل ہے جو N-ٹائپ سبسٹریٹ پر بنایا گیا ہے۔

PERC سیلز کے مقابلے میں، TOPCon سیلز ایک ٹنل آکسائیڈ پرت جس میں بہترین چارج ٹرانسپورٹ خصوصیات ہیں کو سیل کے پچھلے حصے پر چارج ٹرانسپورٹ پرت کے طور پر استعمال کرتے ہیں۔ اس کے اوپر، تقریباً 20nm کی ڈوپڈ پولی سیلیکون فلم جمع کی جاتی ہے تاکہ پچھلے حصے پر پاسیویٹڈ کانٹیکٹ ڈھانچہ تشکیل دیا جا سکے۔ یہ مؤثر طریقے سے سطح کے دوبارہ ملاپ اور دھاتی رابطے کے دوبارہ ملاپ کو کم کرتا ہے، اوپن سرکٹ وولٹیج کو بڑھاتا ہے، اور توانائی کی تبدیلی کی کارکردگی کو بہتر بناتا ہے۔

TOPCon ایک ٹنل آکسائیڈ پاسیویٹڈ کانٹیکٹ سولر سیل ٹیکنالوجی ہے جو سلیکٹیو کیریئرز کے اصول پر مبنی ہے، جو ایک اعلیٰ پاسیویشن اثر حاصل کرتی ہے۔

TOPCon سیل N-ٹائپ سبسٹریٹ استعمال کرتا ہے۔ سیل کے پچھلے حصے پر ایک پتلی آکسائیڈ پرت تیار کی جاتی ہے، اس کے بعد ایک ڈوپڈ پتلی فلم۔ یہ دونوں مل کر ایک پاسیویٹڈ کانٹیکٹ ڈھانچہ تشکیل دیتے ہیں جو مؤثر طریقے سے سطح کے دوبارہ ملاپ اور دھاتی رابطے کے دوبارہ ملاپ کو کم کرتا ہے، جس سے N-PERT سیلز کی تبدیلی کی کارکردگی کو مزید بہتر بنانے کے لیے زیادہ گنجائش ملتی ہے۔

TOPCon ٹیکنالوجی موجودہ روایتی P-type سیل کے آلات اور عمل کو زیادہ سے زیادہ حد تک محفوظ اور دوبارہ استعمال کرتی ہے۔ اس میں صرف بوران ڈفیوژن اور پتلی فلم ڈیپوزیشن کا سامان شامل کرنے کی ضرورت ہے، جس میں پچھلی طرف کھولنے یا سیدھ کرنے کی ضرورت نہیں ہے۔ یہ سیل کی پیداوار کے عمل کو بہت آسان بناتا ہے اور بڑے پیمانے پر پیداوار کی مشکل کو کم رکھتا ہے۔ پروسیس لائن اعلی مطابقت پیش کرتی ہے اور PERC اور N-PERT دو رخا سیلوں کے لیے استعمال ہونے والی اعلی درجہ حرارت کی مینوفیکچرنگ لائنوں کے ساتھ چل سکتی ہے۔

TOPCon سیلز کے فوائد ہیں: کم انحطاط، اعلی دو رخا پن، اور کم درجہ حرارت کا گتانک، جو ٹرمینل پاور اسٹیشن کی سطح پر واضح بجلی پیدا کرنے کے فوائد فراہم کرتے ہیں۔

TOPCon سیلز کی ترقی کے مراحل

TOPCon سیلز کی ترقی کی تاریخ کو چار مراحل میں تقسیم کیا جا سکتا ہے: ٹیکنالوجی پروٹوٹائپ دور، مصنوعات کی جگہ کا دور، تجارتی فروغ کا دور، اور دھماکہ خیز ترقی کا دور.

TOPCon سیلز کے فوائد

کارکردگی کے فوائد

• اعلی تبدیلی کی کارکردگی۔ TOPCon سیلز کے منفرد پاسیویٹڈ کنٹیکٹ ڈیزائن کی بدولت، نظریاتی کارکردگی کی حد 28.7% تک پہنچ جاتی ہے۔ معروف TOPCon مینوفیکچررز نے پہلے ہی بڑے پیمانے پر پیداوار میں 25.5% سے زیادہ کارکردگی حاصل کر لی ہے، جو مرکزی دھارے کے PERC سیلز (موجودہ بڑے پیمانے پر پیداوار کی تبدیلی کی کارکردگی تقریباً 23.5%، نظریاتی حد 24.5%) کے مقابلے میں نمایاں بہتری ہے۔

• اعلی دو رخا پن۔ TOPCon دو رخا سیلز فی واٹ بجلی پیدا کرنے میں دو رخا PERC سیلز کے مقابلے میں تقریباً 3% زیادہ پیدا کرتے ہیں۔ اسی زمینی پاور اسٹیشن کے منظر نامے میں، یہ زیادہ بجلی پیدا کرنے کے فوائد فراہم کرتا ہے۔

• کم درجہ حرارت کا گتانک۔ N-type TOPCon ماڈیولز کا درجہ حرارت کا گتانک -0.30%/℃ تک کم ہے، جو P-type ماڈیولز کے -0.35%/℃ سے بہتر ہے، جو اعلی درجہ حرارت والے ماحول میں بہترین استحکام ظاہر کرتا ہے۔

• کم انحطاط۔ فاسفورس ڈوپڈ N-type کرسٹل لائن سلکان میں بوران کی مقدار بہت کم ہوتی ہے، اس لیے بنیادی طور پر بوران آکسیجن کا دوبارہ ملاپ نہیں ہوتا، جو اسے انحطاط کی شرح میں برتری دیتا ہے۔ کچھ TOPCon ماڈیولز پہلے سال میں 1% انحطاط اور لکیری سالانہ انحطاط 0.4% دکھاتے ہیں، جبکہ PERC ماڈیولز کے لیے پہلے سال میں 2% اور لکیری 0.45% ہے، جو ماڈیول کی زندگی کے دوران فی واٹ بجلی پیدا کرنے کا فائدہ فراہم کرتا ہے۔

• کم روشنی میں مضبوط کارکردگی۔ TOPCon سیلز مختصر اور لمبی طول موجوں پر اچھا ردعمل دیتے ہیں، صبح سویرے، شام اور ابر آلود موسم جیسی کم روشنی کے حالات میں بہترین بجلی پیدا کرنے کی صلاحیت برقرار رکھتے ہیں۔

معاشی فوائد

• PERC مینوفیکچرنگ کے ساتھ اعلی مطابقت، ٹیکنالوجی اپ گریڈ کی مشکل کو کم کرتی ہے۔ TOPCon کو PERC عمل ٹیکنالوجی سے بڑھایا جا سکتا ہے، جس میں صرف چار اضافی مراحل درکار ہیں: بورون ایمیٹر تیار کرنا، ٹنل آکسائیڈ پرت اگانا، پولی سیلیکون جمع اور ڈوپ کرنا، اور پوسٹ ڈفیوژن صفائی۔ اس سے اپ گریڈ کی مشکل کم ہوتی ہے اور TOPCon ٹیکنالوجی کو اپنانے میں تیزی آتی ہے۔

• کم آلات سرمایہ کاری لاگت کے ساتھ ہموار لائن تبدیلی۔ نئی TOPCon لائن بنانے کے لیے آلات کی سرمایہ کاری تقریباً 200-250 ملین درکار ہے، جبکہ نئی HJT لائن کے لیے 350-400 ملین درکار ہے۔ چونکہ TOPCon موجودہ PERC لائنوں کے ساتھ اچھی آلات مطابقت پیش کرتا ہے، صرف بورون ڈفیوژن اور پولی سیلیکون/امورفس سیلیکون جمع کرنے کے آلات (LPCVD / PECVD / PVD) شامل کرنے کی ضرورت ہے، جس میں آلات کی سرمایہ کاری تقریباً 50-70 ملین ہوتی ہے۔ اس سے نئے آلات میں بڑے پیمانے پر سرمایہ کاری اور لائن کی بڑی تبدیلیوں سے بچا جاتا ہے، جو اسے انتہائی اقتصادی بناتا ہے۔

• قیمت پریمیم کی اہم صلاحیت۔ PERC ماڈیولز کے مقابلے میں، TOPCon ماڈیولز فی واٹ زیادہ بجلی پیدا کرتے ہیں، زیادہ پیداوار حاصل کرتے ہیں، اور نظام کی لاگت کم کرتے ہیں، جس سے قیمت پریمیم کے لیے کافی گنجائش پیدا ہوتی ہے۔

TOPCon سیل مینوفیکچرنگ کا عمل

مونو کرسٹل لائن PERC عمل کے مقابلے میں، TOPCon سیل کی پیداوار کے عمل میں 2 سے 3 اضافی مراحل شامل ہوتے ہیں: ٹنل آکسائیڈ پرت (انتہائی پتلی SiO2، 1-2nm) جمع کرنا، انٹرنزک پولی سیلیکون پاسیویشن پرت (60-100nm) جمع کرنا، اور فاسفورس امپلانٹیشن.

اہم عمل کے مراحل اور ان کے افعال

1. صفائی اور ٹیکسچرنگ

مقصد: ویفر کاٹنے کے بعد، کناروں کو نقصان پہنچتا ہے، کرسٹل جالی کا ڈھانچہ ٹوٹ جاتا ہے، اور سطح کا دوبارہ ملاپ شدید ہوتا ہے۔ صفائی اور ٹیکسچرنگ کا بنیادی مقصد سطح کے نقصان کو دور کرنا اور سطح پر اہرام کی روشنی پھنسانے والی ساخت بنانا ہے۔ روشنی ویفر کی سطح پر کئی بار منعکس ہوتی ہے، جس سے عکاسی کم ہوتی ہے۔

2. بورون ڈفیوژن

مقصد: بنیادی کام PN جنکشن بنانا ہے۔ کیونکہ بوران کی سلکان میں حل پذیری کم ہوتی ہے، اس لیے بازی کے لیے زیادہ درجہ حرارت اور زیادہ وقت درکار ہوتا ہے۔ بازی کے منبع کا انتخاب بھی پیداوار کو متاثر کرتا ہے: کلورائڈز سنکنار ہوتے ہیں، جبکہ برومائڈز چپچپے ہوتے ہیں، جس سے صفائی مشکل ہو جاتی ہے اور دیکھ بھال کے اخراجات بڑھ جاتے ہیں۔

بوران بازی عام طور پر زیادہ درجہ حرارت—1000℃ سے اوپر—مکمل کی جاتی ہے، اور فاسفورس بازی کے لیے درکار 102 منٹ کے چکر کے مقابلے میں، بوران بازی کا چکر 150 منٹ لیتا ہے۔

اصول:

فرنس ٹیوب کے اندر رد عمل سے پیدا ہونے والے گیسی HCl اور H2O کو N2 کے ذریعے لے جایا جاتا ہے اور پوری ٹیوب میں یکساں طور پر تقسیم کیا جاتا ہے۔ H2O BBr3 اور O2 کے ساتھ رد عمل کر کے B2O3 بناتا ہے، جو مزید رد عمل کر کے گیسی HBO2 بناتا ہے؛ زیادہ درجہ حرارت پر HBO2 دوبارہ B2O3 میں ٹوٹ جاتا ہے، جس سے B2O3 شمسی سیل کی سطح پر یکساں طور پر تقسیم ہو جاتا ہے۔ اس کے علاوہ، H2O فرنس ٹیوب کے اندر جمع ہونے والے B2O3 کے ساتھ رد عمل کرتا ہے، بازی ٹیوب کی دیواروں پر B2O3 کے جمع ہونے کو روکتا ہے، کوارٹج اجزاء کی زندگی کو بڑھاتا ہے، اور مؤثر بوران منبع میں اضافہ کرتا ہے۔ HCl سیل کی سطح اور ٹیوب کے اندر موجود دھاتی نجاستوں کے ساتھ رد عمل کر کے گیسی دھاتی کلورائڈز بنا سکتا ہے جو خارج ہونے والی گیس کے ساتھ باہر نکل جاتے ہیں، اس طرح زیادہ درجہ حرارت کے عمل کے دوران دھاتی نجاستوں کو شمسی سیل میں پھیلنے سے روکتا ہے۔

3. SE لیزر ڈوپنگ

مقصد: سلیکٹیو ایمیٹر بنانا۔ دھاتی گرڈ لائنوں اور ویفر کے درمیان رابطے کے علاقوں پر اور ان کے قریب زیادہ ارتکاز والی ڈوپنگ لگائی جاتی ہے تاکہ سامنے والے دھاتی الیکٹروڈ اور ویفر کے درمیان رابطہ مزاحمت کو کم کیا جا سکے، جبکہ الیکٹروڈ کے علاقوں سے باہر کم ارتکاز والی ڈوپنگ بازی کی تہہ میں دوبارہ ملاپ کو کم کرتی ہے۔ ایمیٹر کو بہتر بنا کر شمسی سیل کے آؤٹ پٹ کرنٹ اور وولٹیج میں اضافہ ہوتا ہے، اس طرح فوٹو الیکٹرک تبدیلی کی کارکردگی بہتر ہوتی ہے۔

TOPCon فلو میں لیزر کہاں بیٹھتا ہے: PERC SE فاسفورس ڈوپنگ استعمال کرتا ہے، جبکہ TOPCon SE بوران ڈوپنگ استعمال کرتا ہے۔ چونکہ بوران اور فاسفورس کے علیحدگی کے مختلف گتانک ہوتے ہیں، فاسفورس سلکان ڈائی آکسائیڈ سے سلکان میں زیادہ آسانی سے پھیلتا ہے، جبکہ بوران کو اندر دھکیلنا مشکل ہے اور اسے زیادہ توانائی کی ضرورت ہوتی ہے۔ پھر بھی ضرورت سے زیادہ لیزر توانائی ویفر کو آسانی سے نقصان پہنچاتی ہے، جس سے بوران ڈوپنگ زیادہ چیلنجنگ ہو جاتی ہے۔ روایتی بوران ڈفیوژن کے مقابلے میں، TOPCon خلیوں میں SE ٹیکنالوجی شامل کرنے سے نظریاتی طور پر کارکردگی میں 0.5% بہتری آ سکتی ہے، اور حقیقی بڑے پیمانے پر پیداوار میں 0.2-0.4% کارکردگی کا فائدہ حاصل کیا جا سکتا ہے۔

4. اینچنگ

مقصد: اینچنگ کا بنیادی کام BSG اور بیک جنکشن کو ہٹانا ہے۔ ڈفیوژن کا عمل ویفر کی سطح اور اس کے کناروں پر ڈفیوژن پرتیں بناتا ہے؛ کنارے کی ڈفیوژن پرت آسانی سے شارٹ سرکٹ کا سبب بنتی ہے، اور سطح کی ڈفیوژن پرت بعد کے پاسیویشن کو متاثر کرتی ہے، لہذا دونوں کو ہٹانا ضروری ہے۔ اینچنگ فی الحال بنیادی طور پر گیلے طریقوں سے کی جاتی ہے، چین کی قسم کے آلات میں پچھلی اور کنارے کی ڈفیوژن پرتوں کو ہٹانے کے بعد سامنے کی طرف پروسیسنگ کی جاتی ہے۔

5. ٹنل آکسائیڈ پرت اور پولی سلکان پرت تیار کرنا

مقصد: پچھلی طرف 1-2nm ٹنل آکسائیڈ پرت جمع کریں، پھر پاسیویشن ڈھانچہ بنانے کے لیے 60-100nm پولی سلکان پرت جمع کریں۔ TOPCon پاسیویشن پرت تیار کرنے کے کئی طریقے ہیں، بنیادی طور پر LPCVD، PECVD، اور PVD راستے۔ LPCVD فی الحال مرکزی دھارے میں ہے، لیکن ریپ ایراؤنڈ ڈیپوزیشن شدید ہے، جبکہ PECVD مجموعی کارکردگی میں مضبوط صلاحیت رکھتا ہے۔

6. پچھلی اینٹی ریفلیکشن فلم تیار کرنا

مقصد: سیل کے پچھلے حصے پر اینٹی ریفلیکشن پاسیویشن فلم تیار کریں تاکہ روشنی جذب بڑھے۔ اسی وقت، SiNx فلم کی تشکیل کے دوران پیدا ہونے والے ہائیڈروجن ایٹم ویفر کو پاسیویٹ کرتے ہیں۔

7. سامنے کی طرف ایلومینیم آکسائیڈ جمع کرنا

مقصد: ویفر کے سامنے کی طرف ایلومینیم آکسائیڈ فلم کی ایک پرت جمع کریں، جو دیگر فلموں کے ساتھ مل کر سامنے کی پاسیویشن اثر بناتی ہے۔

8. سامنے کی اینٹی ریفلیکشن فلم تیار کرنا

مقصد: سامنے کی اینٹی ریفلیکشن فلم بنیادی طور پر پچھلی فلم کی طرح کام کرتی ہے۔ اس کے علاوہ، سامنے پر جمع ایلومینیم آکسائیڈ فلم بہت پتلی ہوتی ہے اور بعد میں سیل اور ماڈیول کی تیاری کے دوران آسانی سے خراب ہو جاتی ہے، لہذا سامنے کا SiNx ایلومینیم آکسائیڈ کی بھی حفاظت کرتا ہے۔

9. اسکرین پرنٹنگ - لیزر پیٹرن ٹرانسفر

فی الحال، زیادہ تر سیل پرنٹنگ اب بھی اسکرین پرنٹنگ استعمال کرتی ہے۔ مستقبل میں، N-type سیلز کے لیے سلور پیسٹ کی کھپت کو کم کرنے کے حوالے سے، پیٹرن ٹرانسفر پرنٹنگ کا فائدہ ہو سکتا ہے۔ لیزر ٹرانسفر ایک نئی قسم کی نان کنٹیکٹ پرنٹنگ ٹیکنالوجی ہے: مطلوبہ پیسٹ کو ایک مخصوص لچکدار شفاف مواد پر لیپ کیا جاتا ہے، اور ایک ہائی پاور لیزر بیم تیز رفتار پیٹرنڈ اسکیننگ کرتی ہے تاکہ پیسٹ کو لچکدار شفاف مواد سے سیل کی سطح پر منتقل کیا جا سکے، جس سے گرڈ لائنز بنتی ہیں اور آگے اور پیچھے کے الیکٹروڈ تیار ہوتے ہیں۔

10. سنٹرنگ

اچھا اوہمک رابطہ ہائی ٹمپریچر سنٹرنگ کے ذریعے بنتا ہے۔

11. خودکار چھانٹی

سیلز کو ان کی مختلف کنورژن افادیت کے مطابق ڈبوں میں چھانٹا جاتا ہے۔

TOPCon سیلز کے مستقبل کے ترقیاتی رجحانات

2023 میں، N-type TOPCon سیلز کی اوسط کنورژن افادیت 25.0% تک پہنچ گئی، اور ہیٹروجنکشن سیلز کی اوسط کنورژن افادیت 25.2% تک پہنچ گئی، دونوں میں 2022 کے مقابلے میں نمایاں بہتری آئی۔

2023 میں، نئے کمیشن شدہ بڑے پیمانے پر پیداوار کی لائنیں بنیادی طور پر N-type سیل لائنیں تھیں۔ جیسے جیسے N-type سیل کی صلاحیت آہستہ آہستہ جاری ہوئی، PERC سیل مارکیٹ شیئر 73.0% تک کمپریس ہو گیا۔ N-type سیلز کا مجموعی حصہ تقریباً 26.5% تھا، جس میں N-type TOPCon سیلز تقریباً 23.0%، ہیٹروجنکشن سیلز تقریباً 2.6%، اور XBC سیلز تقریباً 0.9% تھے—یہ سب 2022 کے مقابلے میں کافی اضافہ ہیں۔

2024 سے آگے، TOPCon کی نمائندگی کرنے والے N-type سیلز کا حصہ جامع طور پر P-type PERC سے آگے نکل جائے گا، صنعت کو توقع ہے کہ حصہ 70% تک پہنچ جائے گا اور اس سے تجاوز کر جائے گا۔

Ooitech کا نقطہ نظر

Ooitech کا ماننا ہے: TOPCon، ایک N-type ٹنل آکسائیڈ پاسیویٹڈ کنٹیکٹ سیل ٹیکنالوجی جو موجودہ PERC لائنوں پر استوار ہے، زیادہ افادیت، کم انحطاط، اور مضبوط پاور جنریشن فوائد فراہم کرتی ہے، اور اب شمسی صنعت کا مرکزی دھارا بن رہی ہے۔