BC-TOPCon's letzter Kampf auf der Rückseite: Behalten
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Kurze Antwort: Die Rückseite ist das letzte Schlachtfeld zwischen Back-Contact- und TOPCon-Architekturen, und die Wahl läuft darauf hinaus, wie viel Kontaktfläche man für die Passivierung opfert. Die diskutierten Strukturen kombinieren ein vorderseitiges n-Finger-Design mit einer vollflächigen Rückseite und einem Doppelschichtstapel und erreichen eine berichtete Effizienz von 26,34 %, gegenüber einer HIBC-Struktur in der 28-%-Klasse. Die Abmessungen des rückseitigen Stapels sind klein: Schichten von etwa 0,3 nm, 1,5 nm und 4 nm, mit einem rückseitigen Prozessschritt bei etwa 1050 °C. Jede dieser Schichten tauscht Kontaktwiderstand gegen Rekombination ein, und die 13-%-Zahl in der Analyse repräsentiert einen Anteil des Verlusts, der der Rückseite zugeschrieben wird. Für einen Hersteller ist die praktische Frage, welche Rückseitenarchitektur über Schichten hinweg in der Produktion gehalten werden kann, nicht welche die höchste Zahl in einer Publikation erreicht.
PV-Modulfertigung · von Jerry, Ooitech
Produkteinführung
"Alter Zhang, dieses 26,34 % Front-Finger plus Vollkontakt-Rückseiten-p-Doppelschicht-Papier — der nächste Schritt ist, die Rückseiten-p ebenfalls fingerförmig zu machen, und das ist echtes BC. Aber unter dem p-Finger, diese mittlere SiOx-Schicht: bleiben wir beim reinen SiOx von 26,66 oder tauschen wir auf AlOx/SiOx um, um den Feldeffekt zu nutzen?" Diese Frage kam heute Morgen auf, direkt nachdem ich das 26,34 %-Papier in die Produktionslinien-Gruppe geworfen hatte, und die BC-Projektleute begannen, es zu verfolgen.
In echtem BC-TOPConkann das untere SiOx – dasjenige, das die passivierenden Pinholes wachsen lässt – nicht angetastet werden. Aber die "mittlere SiOx"-Schicht, deren ursprüngliche Aufgabe es war, Ag zu blockieren und die Stoppschicht zu verdünnen, kann zonenweise eingesetzt werden, sobald die p-Finger lokalisiert sind. Nicht-Kontaktbereiche gehen zu AlOx/SiOx über, um den Feldeffekt zu nutzen. Kontaktbereiche, direkt unter der Paste, behalten reines SiOx, um zu verhindern, dass die B-Diffusion explodiert. Dieser eine Austausch ist der größte Brocken, den Sie auf der Rückseite innerhalb des absoluten Sprungs von 1,3 % von 26,34 % auf 27,6 %+ einsparen können.
Technische Parameter
Zuerst die beiden 27 %+ BC-Benchmarks auf dem Tisch
Zheng, Z. et al. Maximierung der Trägerextraktion in hybriden Back-Contact-Silizium-Solarzellen. Nature (2026). https://doi.org/10.1038/s41586-026- (Beijing University of Technology + Golden Stone Energy, zertifiziert 27,62 %)
LONGi HIBC, 28,13 %, ISFH CalTeC Apr 2026 (LONGi HIBC 2.0, HPBC-Route, frisch aufgestellter Rekord). Basierend auf HIBC 1.0 (Wang G. et al., Nature 647, 369–374, 2025, DOI:10.1038/s41586-025-09681-w, 27,81 %) iteriert mit iPET + LIC; Papier ausstehend, Zertifizierung auf LONGis offizieller Website.
| Metrik | JinKo 26,66 % (bifaziales n-TOPCon) | BJUT + Golden Stone 27,62 % (HBC) | LONGi HIBC 28,13 % |
|---|---|---|---|
| Struktur | Front-Bor + Rückseiten-n-TOPCon-Vollkontakt-Doppelschicht | Front-a-SiOx + Rückseiten-p/n-interdigitiert (HBC) | Front-HJT-P + Rückseiten-TOPCon-N-Finger (HIBC) |
| Voc (mV) | 744.6 | 740 | — |
| Jsc (mA/cm²) | ~41,2 geschätzt | 42.54 | — |
| FF (%) | 85.57 | 87.73 | — |
| Entscheidender Schritt | Doppelschicht SiOx/poly + Ag-Blockierung | Gradient B-dotiertes a-Si + O-dotiertes a-SiOx Frontpassivierung | Bipolare Hybridpassivierung (P-Seite a-Si:H + N-Seite poly) |
Beachten Sie den FF von 87,73 %. 26,66 % erreicht nur 85,57 %. Diese 2 % absolute FF-Lücke ist nicht etwas, das eine "Rückseiten-Doppelschicht" allein wettmachen kann. Sie entsteht durch Optimierung der Rückseiten-Fingergeometrie, schattenfreie Vorderseite ohne Gitter und Reduzierung der Kontaktrekombination auf das Niveau von 400-500 fA/cm² (mehr dazu unten).
Technische Vorteile
Wie sich die Doppelschicht SiOx/poly ändert, sobald p-Finger lokalisiert sind
Sowohl die 26,66 % als auch die 26,34 % "Doppelschichten" haben Vollkontakt-Rückseiten – poly bedeckt die gesamte Rückseite, das mittlere SiOx verläuft als durchgehende Schicht. Sobald echte BC sowohl Rückseiten-n- als auch Rückseiten-p-Finger formt, wechselt der Stapel von "Decke" zu "interdigitiert", und diese beiden Logiken müssen neu aufgeteilt werden.
Unteres SiOx (~1.x nm, die Tunnelstelle) – bewegt sich nie.
Dies ist das Heimatterrain des Das-Solar-Pinhole-Passivierungspapiers. Es wächst Sauerstoff-tragende Pinholes der Klasse 10¹² cm⁻², und die Reduzierung von J₀ auf 2-4 fA/cm² stützt sich darauf.
In BC steht das untere SiOx unter dem p-Finger B-dotiertem poly gegenüber, nicht P. B hat eine höhere Dit an der Si/SiO₂-Grenzfläche, und B-Segregation zerstört die SiOx-Stöchiometrie. Daher sollte das untere SiOx auf der p-Finger-Seite tatsächlich etwas dicker sein als auf der n-Finger-Seite (+0,2-0,3 nm), mit einem Vorheizen bei 1050°C, um B zu aktivieren und die Kristallinität auf 98% zu bringen (die Basislinie, die das 26,34 %-Papier angibt).
Mittleres SiOx (ursprünglich 1,5 nm, die Ag-Blockierungsstelle) – in BC kann das Material zoniert werden.
Dies ist die Kernvariable. Das mittlere in 26,66/26,34 ist reines thermisches SiO₂, einfunktional (blockiert Ag + verdünnt die Stoppschicht). Unter der interdigitierten BC-Struktur trifft die p-Finger-Region auf zwei neue Schmerzpunkte, die Vollkontakt nie hatte.
Schmerzpunkt A: Die p-TOPCon-Seite ist von Natur aus schwach im Feldeffekt. Die feste Ladung von B an der Si/SiO₂-Grenzfläche ist positiv (entgegengesetzt zur n+-Seite). Reines SiOx bietet keine p-seitige Feldeffekt-Passivierung, daher muss man negative Ladung von einem äußeren AlOx-Stapel ausleihen.
Schmerzpunkt B: Die Metallkontakt-Rekombination J₀,metal unter dem p-Finger ist die Effizienzobergrenze der BC-Technologie. Silberfreie BC-Zellen liegen heute bei Al-Kontakt-J₀,metal von etwa 2400-2500 fA/cm², was einer Effizienz von etwa 25,9 % entspricht. Um das Niveau des 26,8-%-Ag-Systems zu erreichen, muss J₀,metal unter 400-500 fA/cm² gedrückt werden.
Eine reine SiOx-Mittelschicht kann A nicht bewältigen. Die gesamte Umstellung auf AlOx/SiOx tritt in eine weitere Mine.
AlOx/SiOx als Tunnelsschicht ist eine Falle, aber als Mittelschicht könnte es ein Leckerbissen sein
Zwei Szenarien werden in der Literatur vermischt und müssen getrennt werden.
Szenario 1: AlOx ersetzt direkt das untere SiOx als Tunnelsschicht. Kaur's Arbeit (Solar Energy Materials 2021) ist hier die warnende Geschichte:
AlOx- und AlOx/SiOx-Doppelschichten als Tunnelsschichten passivieren schlechter als reines SiOx.
Mechanismus: AlOx/SiOx verstärkt die B-Diffusion deutlich und unterdrückt die P-Diffusion. B sammelt sich in einem "Reservoir" in der AlOx-Region und drängt dann in c-Si – ein doppelter Schlag aus Auger-Rekombination und B-O-Paardefekten.
Darüber hinaus diffundiert Al aus dem AlOx in c-Si und bildet tiefe Niveaus, sodass auch die SRH-Rekombination steigt.
Das untere SiOx kann also absolut nicht durch AlOx ersetzt werden – das ist der Grund, warum sich die 26,66/26,34-Basislinien nicht bewegen, und genau deshalb läuft LONGi HIBC mit "P-Seite mit a-Si:H (HJT-Logik), N-Seite mit Poly (TOPCon-Logik)". Die P-Seite umgeht einfach das SiOx/Poly-Setup und geht den HJT-amorphen + Wasserstoff-Weg, um die B-SiOx-Falle zu umgehen.
Szenario 2: AlOx/SiOx sitzt in der "Mittel"-Position (kein Tunneln, nur Feldeffekt + Ag-Blockierung). Dies ist der reine BC-Ansatz:
Unteres SiOx (1.x nm) bleibt reines thermisches SiO₂ und bildet die passivierenden Pinholes.
Über dem inneren Poly (p+, hohe Kristallinität), unter dem äußeren Poly (p++, stark dotiert für die Metallisierung) sitzt die reine SiOx-Mittelschicht (1-1,5 nm).
In Nicht-Kontaktbereichen (zwischen den Fingern und innerhalb der Finger abseits der Paste) wechselt die Mittelschicht zu einem ultradünnen AlOx (2-4 nm) / SiOx (1 nm)-Stapel. Die negative Festladung von AlOx von etwa 10¹²-10¹³ cm⁻² verleiht dem p-Finger einen Feldeffekt und drückt die Dit auf der p-TOPCon-Seite nach unten.
In Kontaktbereichen (unter der Pastenöffnung) bleibt die Mittelschicht reines SiOx – um zu verhindern, dass AlOx während des Feuerns eine explosionsartige B-Diffusion zulässt (Ag-Paste feuert bei 700-800 °C, und AlOx wird oberhalb von 550 °C instabil, da Si-H dissoziiert).
Es gibt noch keine öffentlichen BC-Querschnittsdaten zu diesem "Zonen-Mittelteil", aber die Logikkette hält. a-SiOx:H/AlOx:H bei 6nm/12nm auf n-Typ-Vorderseitenpassivierung erreicht bereits τeff 5,1 ms ohne Ausheizung, was zeigt, dass AlOx, das nicht direkt c-Si berührt (mit a-SiOx oder SiOx dazwischen), Feldeffekt und chemische Passivierung zusammenwirken lässt. Der Nicht-Kontaktbereich des BC-p-Fingers ist genau dieser Fall: unteres SiOx trennt c-Si, das mittlere AlOx/SiOx trennt das innere Poly, AlOx berührt nie c-Si, und der B-Diffusionspfad wird durch zwei Barrieren blockiert, unteres SiOx plus inneres Poly – viel sicherer als AlOx als direkte Tunnel-Schicht.
Produktanwendung
Drei unterstützende Maßnahmen für die p-Finger-Lokalisierung (das 26,34-zu-27,6-Inkrement)
| Maßnahme | 26,34% Ausgangswert | BC-p-Finger-Lokalisierungsinkrement | Behobener Engpass |
|---|---|---|---|
| Untere SiOx | Vollkontakt 1,8 nm (p-TOPCon-Seite) | 1,8→2,0 nm unter p-Finger (Anti-B-Pinning), 1,3-1,5 nm unter n-Finger | B-Segregation zerstört SiOx |
| Mittleres SiOx | Reines SiOx 1 nm (in-situ) | Zoniert: Nicht-Kontakt AlOx(3nm)/SiOx(1nm), Kontakt reines SiOx 1 nm | Schwacher p-seitiger Feldeffekt |
| Äußeres Poly | 90 nm p++, Alkalimetall-Paste | Laser-LCO-Öffnung unter p-Finger, öffnet nur AlOx/SiNx ohne Poly/SiOx zu beschädigen (iVoc stabil verifiziert) | J₀,Metall 2400→400 |
| Ausheizung | 1050°C Vor-Ausheizung, 98% Kristallinität | Gleich, aber p/n-Finger-Ko-Ausheizfenster muss Kompromiss eingehen – P-Seite 880-920, B-Seite 1050, aufgeteilt bei ~950-980°C langer Ausheizung | Thermisches Budget-Konflikt |
| Metallisierung | Alkalimetall-Ag-Paste (4 Gew.-% Na₂O/K₂O) | Silberfreier Al-Kontakt oder Ag-Al-Mischpaste, p-Finger 700°C Feuern J₀,Metall ~2400, n-Finger ~2500 gleiche Bedingung | Silberfrei + J₀,Metall auf 400 drücken |
Diese silberfreien BC-Daten sind wichtig: Nach LCO (Laser-Kontaktöffnung) fällt iVoc kaum ab und Raman zeigt kein amorphes Signal, was beweist, dass "das Fenster öffnen, ohne die Poly/SiOx-Passivierung zu brechen" machbar ist – das ist die Prozessgrundlage für "reines SiOx in der Mitte in Kontaktbereichen + LCO-Pastenfenster" unter dem BC-p-Finger. Aber J₀,metal 2400 fA/cm² ergibt nur 25,9% Wirkungsgrad. Diese 0,9% absolute Lücke zum Ag-System mit 26,8% wird vollständig durch Kontaktrekombination aufgefressen. Der Engpass für den nächsten Sprung ist nicht die Passivierungsschicht, sondern die Metallisierung.
Worum kämpft die Rückseite also wirklich bei diesem letzten Sprung auf 27%?
Stellen Sie alle vier Generationen nebeneinander – Das 25,4 → JinKo 26,66 → JinKo 26,34 → Golden Stone 27,62 / LONGi 28,13:
25,4%-Generation: Die Rückseite kämpfte um die "Pinhole-Persönlichkeit" des unteren SiOx (Passivierung vs. Rekombination), wobei die LPCVD-Zweistufen-Oxidation Pinholes der 10¹²-Klasse zur Passivierung wachsen ließ.
26,66%-Generation: Die Rückseite kämpfte um die Doppelschicht SiOx/poly + mittleren SiOx-Ag-Block + Laserdünnung, um Metallisierungsdegradation und parasitäre Absorption zu lösen.
26,34%-Generation: Rückseitige p-TOPCon-Vollkontakt-Doppelschicht + Alkalimetall-Paste + 1050°C-Vortemperung, die an der p-Seiten-B-Segregation und Metallisierung nagt.
27,6%+-Generation (BC): Rückseitige p/n-interdigitierte Struktur, unteres SiOx nach Polarität abgestimmt (p-Seite 2,0 / n-Seite 1,3) + zonierte Mitte (Nicht-Kontakt-AlOx/SiOx für Feldeffekt, Kontakt-reines SiOx) + LCO-Öffnung ohne Schädigung der Passivierung + silberfreie/niedrig-Ag-Metallisierung, die J₀,metal auf 400 drückt.
Eine kontraintuitive Erkenntnis: Über 27% kann AlOx in der Rückseiten-"Feldeffekt + Doppelschicht-Kombination" nicht unten eingesetzt werden (die Tunnelstelle bläst die B-Diffusion auf), sondern nur im mittleren Nicht-Kontaktbereich. Das ist der größte Unterschied zur PERC-Ära mit "AlOx direkt auf c-Si, um negative Ladung zu nutzen." Die BC-Struktur bietet zufällig den Raum für eine "zonierte Mitte" (die interdigitierte Geometrie bringt ihre eigene Zonierung mit). Vollkontakt-TOPCon kann das schlicht nicht spielen. Das erklärt auch, warum 26,66/26,34 nie AlOx in der Mitte hatten – sie sind Vollkontakt, die Mitte muss als Stoppschicht + Ag-Block dienen, und reines SiOx ist sicherer.
Was eine BC-Pilotlinie zuerst versuchen kann
Verschieben Sie das untere SiOx des p-Fingers von 1,5 auf 1,8–2,0 nm – erhöhen Sie die LPCVD-620°C-O₂-Zeit um 30–50%, und prüfen Sie zuerst das B-Segregations-ECV-Profil.
Führen Sie "Zwei-Optionen"-Mittenproben durch: Gruppe A reines SiOx 1,5 nm (26,66-Basislinie), Gruppe B Nicht-Kontakt-ALD-AlOx 3 nm / SiOx 1 nm plus Kontakt-reines SiOx 1,5 nm (richten Sie die LCO-Fensterausrichtung richtig aus).
LCO-Laser auf AlOx abstimmen — AlOx ist empfindlicher für 355 nm als SiOx, daher muss das Rezept für tiefes UV mit 4,8 eV-Photonen, das "nur SiNx/AlOx öffnet, ohne poly/SiOx zu schädigen", für B-Seite und N-Seite getrennt neu kalibriert werden.
Metallisierung auf Ag-Al-Mischpaste oder vollständiges Al umstellen, Feuern bei 700°C fixieren — die Basis-n/p-J₀,metal von 2400-2500 erfordert, dass Glasfritte, Feueratmosphäre und Kontaktmusterdichte zusammen abgestimmt werden, um 400-500 zu erreichen.
Offene Fragen für das BC-Metallisierungsteam
Herstellbarkeit der "Zonen-Mitte" unter dem p-Finger — erfordert ALD-AlOx nur auf dem Nicht-Kontaktbereich eine Maske, oder wird vollflächig abgeschieden und der LCO entfernt das AlOx im Kontaktbereich? Ersteres fügt einen Maskenschritt hinzu (BC ist schon komplex genug), letzteres riskiert, dass der LCO-Laser den AlOx/SiOx-Stapel abträgt und das darunterliegende SiOx, das Pinholes passiviert, beschädigt (nur das Abtragen von AlOx/SiNx wurde als nicht schädigend für poly/SiOx verifiziert; der AlOx/SiOx-Stapel wurde nicht getestet).
Außerdem verwendete Golden Stone's 27,62% "Gradient-B-dotiertes a-Si + O-dotiertes a-SiOx Front-Passivierung", wobei die P-Seite nach HJT-Logik statt TOPCon aufgebaut war. Wird HIBC (P-Seite HJT + N-Seite TOPCon) 28% früher erreichen als Full-TOPCon-BC (sowohl p-Finger als auch n-Finger poly/SiOx)? LONGi's 28,13%-Linie sieht so aus, als hätte HIBC gewonnen, aber die Geräte-Einfachheit von Full-TOPCon-BC (poly auf beiden N- und P-Seiten, gemeinsames Ausheizen) könnte langfristig bei den Kosten punkten. Diese beiden BC-Unterrouten werden sich als Nächstes im Spannungsfeld "Passivierungsgrenze vs. Prozesskomplexität" gegenüberstehen.
Vier Papiere in Folge (Das 25,4 → JinKo 26,66 → JinKo 26,34 → Golden Stone 27,62 / LONGi 28,13), und die Drei-Generationen-Rückseitenlogik von TOPCon von 25%→26%→27%+ ist vollständig: Passivierende Pinholes → Doppelschicht-Ag-Block + Verdünnung → BC-Interdigitation + Zonen-Mitte + Feldeffekt-Kombination.
Ooitechs Ansicht
Die Idee der Zonen-Mitte ist clever, aber ehrlich gesagt wird der härtere Kampf auf der Linie ausgetragen, nicht am Reißbrett. J₀,metal von 2400 auf 400 zu senken bedeutet, dass Ihre LCO-Laserdosierung, Pastenfritte und Feuerprofil über jeden Finger und jeden Wafer hinweg Toleranz halten müssen — und das ist ebenso ein Problem der Wiederholbarkeit in der Modullinie wie der Zellphysik. Ob die Industrie zuerst auf Full-TOPCon-BC oder HIBC setzt, das Prozessfenster schrumpft in beiden Fällen, daher werden Messtechnik und thermische Kontrolle des Rückseitenstapels zu den eigentlichen Torwächtern. Wer Modulproduktionslinien baut oder aufrüstet, kann viele dieser Feuer- und Laminierungs-Kompromisse auf dem Ooitech-YouTube-Kanal unter www.youtube.com/ooitech.
