BC-TOPCon's letzte Rückseiten-Schlacht: Halten Sie das untere SiOx gefroren, zonieren Sie die mittlere Schicht mit AlOx/SiOx
Inhaltsverzeichnis
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.
Bei echtem BC-TOPCon kann das untere SiOx — dasjenige, das die passivierenden Pinholes wachsen lässt — nicht angefasst werden. Aber die "mittlere SiOx"-Schicht, deren ursprüngliche Aufgabe es war, Ag zu blockieren und die Stoppschicht zu verdünnen, kann zonenweise gespielt werden, sobald die p-Finger lokalisiert sind. Nicht-Kontaktbereiche gehen zu AlOx/SiOx, um den Feldeffekt zu nutzen. Kontaktbereiche direkt unter der Paste behalten reines SiOx, um die B-Diffusion zu stoppen, die sonst explodiert. Dieser eine Tausch ist das größte Stück, das Sie auf der Rückseite innerhalb des 1,3 %-absoluten Sprungs von 26,34 % auf 27,6 %+ essen 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.
