TOPCon سولر سیل: مکمل نام، ساخت اور یہ کیسے کام کرتا ہے

مختصر جواب: TOPCon کا مطلب ہے ٹنل آکسائیڈ پسیویٹڈ کانٹیکٹ۔ یہ ایک N-type سلکان سولر سیل ٹیکنالوجی ہے جو پچھلی سطح پر ایک ڈوپڈ پولی سلکان پرت کے نیچے تقریباً 1 سے 2 نینو میٹر کی انتہائی پتلی ٹنل آکسائیڈ پرت رکھتی ہے۔ یہ اسٹیک دو کام کرتا ہے: یہ پچھلی سطح کو پسیویٹ کرتا ہے تاکہ وہاں کم چارج کیریئرز دوبارہ مل جائیں، اور یہ اکثریتی کیریئرز کو سرنگ کے ذریعے گزرنے دیتا ہے جبکہ مخالف پولیرٹی کو روکتا ہے۔ نتیجہ PERC سے زیادہ اوپن-سرکٹ وولٹیج ہے، اور اس لیے زیادہ کارکردگی — یہی وجہ ہے کہ TOPCon نے PERC کو بطور غالب صنعتی سیل ٹیکنالوجی ہٹا دیا۔ مینوفیکچررز کے لیے اہم بات یہ ہے کہ TOPCon زیادہ تر موجودہ PERC آلات کے ساتھ لائن کے ساتھ مطابقت رکھتا ہے، جس میں بنیادی طور پر بوران ڈفیوژن، ٹنل آکسائیڈ اور پولی سلکان ڈیپوزیشن کے اضافی مراحل درکار ہوتے ہیں۔ یہ بیک-کانٹیکٹ فیملی کی بنیاد بھی ہے: IBC، TBC، HBC اور HIBC سیل سب TOPCon پسیویٹنگ کانٹیکٹ پر استوار ہیں۔

PV ماڈیول مینوفیکچرنگ · از جیری، Ooitech

TOPCon سولر سیلز کا تعارف

TOPCon ایک طویل بیک-کانٹیکٹ ترتیب میں پہلا قدم ہے۔ IBC، TBC، HBC اور HIBC اس پر کیسے استوار ہوتے ہیں، یہ BC سیل ٹیکنالوجی روڈ میپ: ساخت سے عمل تک.

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 سیل کے پچھلے حصے پر چارج ٹرانسپورٹ لیئر کے طور پر بہترین چارج ٹرانسپورٹ خصوصیات والی ٹنل آکسائیڈ لیئر استعمال کرتے ہیں۔ اس کے اوپر، تقریباً 20nm کی ڈوپڈ پولی سیلیکون فلم جمع کی جاتی ہے تاکہ پچھلی طرف ایک پاسیویٹڈ کانٹیکٹ ڈھانچہ بنایا جائے۔ یہ مؤثر طریقے سے سطحی ری کمبینیشن اور میٹل کانٹیکٹ ری کمبینیشن 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 سلیکٹو کیریئرز کے اصول پر مبنی ہے، جو ایک بہتر پاسیویشن اثر حاصل کرتی ہے۔

TOPCon سیل N-ٹائپ سبسٹریٹ استعمال کرتا ہے۔ سیل کے پچھلے حصے پر ایک پتلی آکسائیڈ لیئر تیار کی جاتی ہے، جس کے بعد ایک ڈوپڈ پتلی فلم ہوتی ہے۔ یہ دونوں مل کر ایک پاسیویٹڈ کانٹیکٹ ڈھانچہ بناتے ہیں جو مؤثر طریقے سے سطحی ری کمبینیشن اور میٹل کانٹیکٹ ری کمبینیشن کو کم کرتا ہے، اور N-PERT سیلز کی تبدیلی کی کارکردگی کو مزید بہتر بنانے کے لیے زیادہ گنجائش فراہم کرتا ہے۔

TOPCon ٹیکنالوجی موجودہ روایتی P-ٹائپ سیل آلات اور عمل کو زیادہ سے زیادہ محفوظ اور دوبارہ استعمال کرتی ہے۔ اسے صرف بوران ڈفیوژن اور پتلی فلم ڈیپوزیشن آلات شامل کرنے کی ضرورت ہوتی ہے، پچھلی طرف کھولنے یا الائنمنٹ کی ضرورت نہیں۔ یہ سیل کی پیداواری عمل کو بہت آسان بناتا ہے اور بڑے پیمانے پر پیداوار کی دشواری کو کم رکھتا ہے۔ پروسیس لائن اعلیٰ مطابقت پیش کرتی ہے اور PERC اور N-PERT دو طرفہ سیلز کے لیے استعمال ہونے والی ہائی ٹمپریچر مینوفیکچرنگ لائنوں کے ساتھ ساتھ چل سکتی ہے۔

TOPCon سیلز کم انحطاط، زیادہ دو طرفہ صلاحیت، اور کم درجہ حرارت گتانککے فوائد پیش کرتے ہیں، جو ٹرمینل پاور اسٹیشن کی سطح پر واضح بجلی کی پیداوار میں اضافہ دیتے ہیں۔

TOPCon سیلز کے ترقی کے مراحل

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

TOPCon سیلز کے فوائد

کارکردگی کے فوائد

• اعلیٰ تبدیلی کی کارکردگی۔ TOPCon سیلز کے منفرد پاسیویٹڈ کانٹیکٹ ڈیزائن کی بدولت، نظریاتی کارکردگی کی حد 28.7% تک پہنچتی ہے۔ معروف TOPCon مینوفیکچررز نے پہلے ہی 25.5% سے زیادہ بڑے پیمانے پر پیداوار کی 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۔

• اعلیٰ دو طرفہ صلاحیت۔ TOPCon دو طرفہ سیلز دو طرفہ PERC سیلز کے مقابلے میں فی واٹ تقریباً 3% زیادہ بجلی پیدا کرتے ہیں۔ اسی زمین پر نصب پاور اسٹیشن کے منظر نامے میں، یہ زیادہ بجلی کی پیداوار میں اضافہ دیتا ہے۔

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

• کم انحطاط۔ فاسفورس ڈوپڈ N-ٹائپ کرسٹل لائن سلکان میں بوران کی مقدار انتہائی کم ہوتی ہے، لہٰذا بنیادی طور پر بوران-آکسیجن ری کمبینیشن نہیں ہوتا، جو اسے انحطاط کی شرح میں برتری دیتا ہے۔ کچھ TOPCon ماڈیولز پہلے سال 1% اور سالانہ لکیری 0.4% انحطاط ظاہر کرتے ہیں، جبکہ PERC ماڈیولز کے لیے پہلا سال 2% اور لکیری 0.45% ہے، جو ماڈیول کے لائف سائیکل میں فی واٹ بجلی کی پیداوار میں اضافہ لاتا ہے۔

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

اقتصادی فوائد

• PERC مینوفیکچرنگ کے ساتھ اعلیٰ مطابقت، ٹیکنالوجی اپ گریڈ کی دشواری کو کم کرتی ہے۔ TOPCon کو PERC پروسیس ٹیکنالوجی سے بڑھایا جا سکتا ہے، جس کے لیے صرف چار اضافی مراحل درکار ہیں: بوران ایمٹر تیار کرنا، ٹنل آکسائیڈ لیئر اگانا، پولی سیلیکون جمع کرنا اور ڈوپ کرنا، اور پوسٹ ڈفیوژن صفائی۔ یہ اپ گریڈ کی دشواری کو کم کرتا ہے اور TOPCon ٹیکنالوجی کے اپنانے کو تیز کرتا ہے۔

• کم آلات سرمایہ کاری لاگت کے ساتھ ہموار لائن تبدیلی۔ نئی TOPCon لائن بنانے کے لیے تقریباً 200-250 ملین کی آلات سرمایہ کاری درکار ہوتی ہے، جبکہ نئی HJT لائن کے لیے 350-400 ملین درکار ہوتے ہیں۔ چونکہ TOPCon موجودہ PERC لائنوں کے ساتھ اچھی آلات مطابقت پیش کرتا ہے، صرف بوران ڈفیوژن اور پولی سیلیکون/ایمورفوس سلکان ڈیپوزیشن آلات (LPCVD / PECVD / PVD) شامل کرنے کی ضرورت ہوتی ہے، جس میں تقریباً 50-70 ملین کی آلات سرمایہ کاری ہوتی ہے۔ یہ نئے آلات میں بڑے پیمانے پر سرمایہ کاری اور بڑی لائن تبدیلیوں سے بچاتا ہے، جس سے یہ انتہائی اقتصادی بنتا ہے۔

• قیمت میں نمایاں اضافے کی صلاحیت۔ PERC ماڈیولز کے مقابلے میں، TOPCon ماڈیولز فی واٹ زیادہ بجلی کی پیداوار، زیادہ پیداوار میں اضافہ، اور کم سسٹم لاگت پیش کرتے ہیں، جس سے قیمت میں اضافے کے لیے کافی گنجائش پیدا ہوتی ہے۔

TOPCon سیل مینوفیکچرنگ کا عمل

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

اہم عمل کے مراحل اور ان کے افعال

1. صفائی اور ٹیکسچرنگ

مقصد: ویفر کاٹنے کے بعد، کنارے خراب ہو جاتے ہیں، کرسٹل جالی کی ساخت ٹوٹ جاتی ہے، اور سطح کی دوبارہ ترکیب شدید ہوتی ہے۔ صفائی اور ٹیکسچرنگ کا بنیادی مقصد سطح کے نقصان کو دور کرنا اور سطح پر ایک پیرامڈ روشنی پھنسانے والی ساخت بنانا ہے۔ روشنی ویفر کی سطح پر متعدد بار منعکس ہوتی ہے، جس سے انعکاس کی شرح کم ہوتی ہے۔

2. بوران ڈفیوژن

مقصد: بنیادی کام PN جنکشن بنانا ہے۔ چونکہ بوران کی سلکان میں ٹھوس حل پذیری کم ہے، اس لیے ڈفیوژن کے لیے زیادہ درجہ حرارت اور طویل وقت درکار ہوتا ہے۔ ڈفیوژن ماخذ کا انتخاب بھی پیداوار کو متاثر کرتا ہے: کلورائیڈز corrosive ہوتے ہیں، جبکہ برومائیڈز چپچپا ہوتے ہیں، جس سے صفائی مشکل ہو جاتی ہے اور دیکھ بھال کے اخراجات بڑھ جاتے ہیں۔

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

اصول:

فرنس ٹیوب کے اندر ردعمل سے پیدا ہونے والی گیس والی 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 بھی ردعمل کر کے B2O3 بناتی ہے، جو مزید ردعمل کر کے گیس والی HBO2 بناتی ہے؛ زیادہ درجہ حرارت پر HBO2 دوبارہ B2O3 میں تحلیل ہو جاتی ہے، جس سے B2O3 سولر سیل کی سطح پر یکساں طور پر تقسیم ہو سکتی ہے۔ اس کے علاوہ، H2O فرنس ٹیوب کے اندر جمع B2O3 کے ساتھ ردعمل کرتی ہے، جس سے ڈفیوژن ٹیوب کی دیواروں پر B2O3 کا جمع ہونا روکتا ہے، کوارٹز اجزاء کی عمر بڑھتی ہے، اور مؤثر بوران ماخذ میں اضافہ ہوتا ہے۔ HCl سیل کی سطح اور ٹیوب کے اندر موجود دھاتی نجاستوں کے ساتھ بھی ردعمل کر کے گیس والی دھاتی کلورائیڈز بنا سکتی ہے جو ایگزاسٹ گیس کے ساتھ باہر نکل جاتی ہیں، جس سے زیادہ درجہ حرارت کے عمل کے دوران دھاتی نجاستوں کو سولر سیل میں پھیلنے سے روکا جاتا ہے۔

3. SE لیزر ڈوپنگ

مقصد: ایک سلیکٹو ایمٹر بنانا۔ دھاتی گرڈ لائنوں اور ویفر کے درمیان رابطے کے علاقوں اور ان کے قریب زیادہ ارتکاز کی ڈوپنگ لگائی جاتی ہے تاکہ سامنے کے دھاتی الیکٹروڈ اور ویفر کے درمیان رابطے کی مزاحمت کم ہو، جبکہ الیکٹروڈ علاقوں سے باہر کم ارتکاز کی ڈوپنگ ڈفیوژن لیئر میں دوبارہ ترکیب کو کم کرتی ہے۔ ایمٹر کو بہتر بنانے سے سولر سیل کا آؤٹ پٹ کرنٹ اور وولٹیج بڑھتا ہے، جس سے فوٹو الیکٹرک کنورژن کی کارکردگی بہتر ہوتی ہے۔

TOPCon فلو میں لیزر کی جگہ: PERC SE فاسفورس ڈوپنگ استعمال کرتا ہے، جبکہ TOPCon SE بوران ڈوپنگ استعمال کرتا ہے۔ چونکہ بوران اور فاسفورس کے علیحدگی کے گتانک مختلف ہیں، فاسفورس سلکان ڈائی آکسائیڈ سے سلکان میں زیادہ آسانی سے پھیلتا ہے، جبکہ بوران کو اندر دھکیلنا مشکل ہوتا ہے اور زیادہ توانائی درکار 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 سیلز 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% کی کارکردگی میں اضافہ حاصل کیا جا سکتا ہے۔

4. اینچنگ

مقصد: اینچنگ کا بنیادی کام BSG اور پچھلے جنکشن کو ہٹانا ہے۔ ڈفیوژن کا عمل ویفر کی سطح اور اس کے کناروں دونوں پر ڈفیوژن لیئرز بناتا ہے؛ کنارے کی ڈفیوژن لیئر آسانی سے شارٹ سرکٹ کا سبب بنتی ہے، اور سطح کی ڈفیوژن لیئر بعد کی پیسیویشن کو متاثر کرتی ہے، اس لیے دونوں کو ہٹانا ضروری ہے۔ اینچنگ فی الحال بنیادی طور پر گیلی طریقوں سے کی جاتی ہے، سامنے کی طرف پروسیس کرنے سے پہلے چین ٹائپ آلات میں پچھلی اور کنارے کی ڈفیوژن لیئرز کو ہٹایا جاتا ہے۔

5. ٹنل آکسائیڈ لیئر اور پولی سلکان لیئر کی تیاری

مقصد: پچھلی طرف 1-2nm ٹنل آکسائیڈ لیئر جمع کریں، پھر پیسیویشن ساخت بنانے کے لیے 60-100nm پولی سلکان لیئر جمع کریں۔ TOPCon پیسیویشن لیئر تیار کرنے کے کئی طریقے ہیں، بنیادی طور پر LPCVD، PECVD، اور PVD راستے۔ LPCVD فی الحال مرکزی دھارا ہے، لیکن رَیپ-اراؤنڈ ڈیپوزیشن شدید ہے، جبکہ PECVD مجموعی کارکردگی میں مضبوط صلاحیت پیش کرتا ہے۔

6. پچھلی اینٹی ریفلیکشن فلم کی تیاری

مقصد: روشنی کے جذب کو بڑھانے کے لیے سیل کے پچھلے حصے پر اینٹی ریفلیکشن پیسیویشن فلم تیار کریں۔ ساتھ ہی، SiNx فلم بننے کے عمل کے دوران پیدا ہونے والے ہائیڈروجن ایٹم ویفر کو پیسیویٹ کرتے ہیں۔

7. سامنے کی طرف ایلومینیم آکسائیڈ ڈیپوزیشن

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

8. سامنے کی اینٹی ریفلیکشن فلم کی تیاری

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

9. اسکرین پرنٹنگ - لیزر پیٹرن ٹرانسفر

فی الحال، زیادہ تر سیل پرنٹنگ اب بھی اسکرین پرنٹنگ استعمال کرتی ہے۔ مستقبل میں، N-ٹائپ سیلز کے لیے سلور پیسٹ کی کھپت کم کرنے کے لحاظ سے، پیٹرن ٹرانسفر پرنٹنگ کو فائدہ ہو سکتا ہے۔ لیزر ٹرانسفر ایک نئی قسم کی غیر رابطہ 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، گرڈ لائنیں بنائی جا سکیں اور سامنے اور پچھلے الیکٹروڈ تیار کیے جا سکیں۔

10. سنٹرنگ

اعلیٰ درجہ حرارت کی سنٹرنگ کے ذریعے اچھا اوہمک رابطہ بنتا ہے۔

11. خودکار چھانٹی

سیلز کو ان کی مختلف کنورژن کارکردگی کے مطابق بنوں میں چھانٹا جاتا ہے۔

TOPCon سیلز کے مستقبل کے ترقیاتی رجحانات

2023 میں، N-ٹائپ TOPCon سیلز کی اوسط کنورژن کارکردگی 25.0% تک پہنچ گئی، اور ہیٹروجنکشن سیلز کی اوسط کنورژن کارکردگی 25.2% تک پہنچ گئی، دونوں نے 2022 کے مقابلے میں نمایاں بہتری دکھائی۔

2023 میں، نئی شروع کی گئی بڑے پیمانے پر پیداوار کی لائنیں بنیادی طور پر N-ٹائپ سیل لائنیں تھیں۔ جیسے جیسے N-ٹائپ سیل کی صلاحیت بتدریج جاری ہوئی، PERC سیل کا مارکیٹ شیئر 73.0% تک کم ہو گیا۔ N-ٹائپ سیلز کا مجموعی طور پر تقریباً 26.5% حصہ تھا، جس میں N-ٹائپ TOPCon سیلز تقریباً 23.0%، ہیٹروجنکشن سیلز تقریباً 2.6%، اور XBC سیلز تقریباً 0.9% تھے—یہ سب 2022 کے مقابلے میں کافی اضافے ہیں۔

2024 سے آگے، TOPCon کی نمائندگی کرنے والے N-ٹائپ سیلز کا حصہ P-ٹائپ PERC کو جامع طور پر پیچھے چھوڑ دے گا، اور صنعت توقع کرتی ہے کہ یہ حصہ 70% تک پہنچ جائے گا اور اس سے تجاوز کرے گا۔

Ooitech کا نقطہ نظر

Ooitech کا ماننا ہے: TOPCon، ایک N-ٹائپ ٹنل آکسائیڈ پیسیویٹڈ کانٹیکٹ سیل ٹیکنالوجی جو موجودہ PERC لائنوں پر بنتی ہے، زیادہ کارکردگی، کم تنزلی، اور مضبوط بجلی پیدا کرنے کے فوائد فراہم کرتی ہے، اور اب شمسی صنعت کی مرکزی دھارا بن رہی ہے۔