Beidseitige elektrische Verfeinerung treibt industrielles M10 voran

Kurze Antwort: Die beidseitige elektrische Verfeinerung ist einer der Wege, die genutzt werden, um industrielle M10 TOPCon-Zellen über das Effizienzplateau hinauszubringen. Das Auger-Limit – der Rekombinationsverlust, der stark dotierten Siliziumbereichen innewohnt – ist die Einschränkung, auf die eine einseitige Optimierung stößt, weshalb der Ansatz das elektrische Verhalten sowohl des vorderen Emitters als auch des rückseitigen Kontakts verfeinert, statt nur eines zur Zeit. Das bedeutet, den Schichtwiderstand des Emitters, den passivierenden Kontakt und die Metallisierung so aufeinander abzustimmen, dass die beiden Seiten sich nicht gegenseitig beeinträchtigen. Die erzielten Gewinne sind pro Schritt klein, im Bereich von einem halben Prozent, weshalb die Arbeit als koordinierte Verfeinerung und nicht als einzelne Prozessänderung durchgeführt wird. In einer Produktionslinie bedeutet dies Rezeptkontrolle und Messdisziplin statt neuer Ausrüstung.

PV-Modulfertigung · von Jerry, Ooitech

Produkteinführung

"Kann TOPCon wirklich noch einmal 0,5 % herausholen? Das Auger-Limit liegt praktisch schon direkt vor uns."

Dieser Satz aus der Pause fasst ziemlich genau die gemeinsame Angst aller zusammen, die in den letzten zwei Jahren eine n-TOPCon-Linie betrieben haben. M10-Volformat-Zellen, Serienproduktionseffizienz irgendwo zwischen 25,5% und 26%, und jedes zusätzliche 0,1% bedeutet Kampf gegen Rekombination, Kontakt und Silberpaste. Dann veröffentlicht Jinko zusammen mit dem Ningbo Institut für Materialien dieses Nature-Energy-Papier und treibt die zertifizierte industrielle M10-TOPCon-Effizienz direkt auf 26,66%, und hebt nebenbei die Bifazialität auf 88,3%. In einem Satz: Beide elektrischen Seiten gleichzeitig fixen, statt nur Passivierung oder nur Gitterlinien zu verfolgen.

Yang, Z. et al. Dual-side electrical refinement enables efficient industrial tunnel oxide passivating contact silicon solar cells. Nat. Energy 11, 699-709 (2026). doi:10.1038/s41560-026-01982-2

26,66% – Woher kommt dieser neue Schritt?

Die "Effizienz-Nachrichten" zu TOPCon im letzten Jahr sind ehrlich gesagt etwas ermüdend geworden. 26,1%, 26,35%, meist Laser-selektive Modifikation oder kleine Bor-Emitter-Anpassungen. Diesmal schneidet Jinkos Linie auf beiden Seiten gleichzeitig:

• Vorderseite: Bor-Emitter mit hohem Schichtwiderstand plus Optimierung des Gitterlinienmusters, um Rekombination und Transportverluste zu senken.

• Rückseite: Doppelschichtige Poly-Si/SiOx-Struktur, blockiert Silberdiffusion, hochkristalline Innenschicht, geringer inaktiver Phosphor im Substrat und lokale Verdünnung.

• Zertifizierungsplattform: M10-Industrie-Volformat-Zellen, keine Labormuster.

Diese 88,3% Bifazialität ist in der n-TOPCon-Welt tatsächlich auffälliger als die absolute Effizienz, und ich erkläre später warum.

Vorderseite: Bor-Emitter mit hohem Schichtwiderstand – trau dich, es zu pushen

Der alte Widerspruch an der i-TOPCon-Vorderseite: zu starke Bordiffusion und Auger- plus Konzentrationsrekombination explodieren; zu schwach und der Emitter-Seitenwiderstand wird groß, der Strom unter den feinen Fingern kann nicht gesammelt werden, und man ist wieder gezwungen, mit LECO Kontakt herzustellen.

Was diese Arbeit tut (siehe die Abbildungsreihe 2):

• Den Bor-Emitter-Flächenwiderstand aktiv erhöhen, sobald die Passivierungsqualität vorhanden ist und die Blauantwort erhalten bleibt.

• Das Busbar-/Fingermuster neu auslegen, sodass der laterale Transportverlust im Gitterlinienschritt wieder ausgeglichen wird.

• Auf der Metallisierungsseite einen Nano-Joule-Erwärmungsansatz verwenden (die Grundlagenarbeit desselben Teams in Zhou et al., Small 2025 ist in den Referenzen), um den Ag-Si-Kontaktwiderstand zu senken.

Der IQE/PL-Vergleich in Abbildung 2 zeigt es: die Rekombinationsstromdichte j0 an der Vorderseite der Gruppe mit hohem Emitterwiderstand sinkt deutlich, und der Füllfaktor bricht nicht ein, was bedeutet, dass die Optimierung von Gitterlinie und lokalem Kontakt die Transportseite tatsächlich repariert hat.

Bauchgefühl eines Linieningenieurs: Die größte Falle bei einem Bor-Emitter mit hohem Widerstand ist nicht die elektrische Leistung, sondern das Druck-Feuer-Durchfenster und die Kompatibilität mit dem LECO-Prozess. Dies ist ein Team aus Jinkos eigener Linie (Autoren wie Mao Jie und Wang Zhao stammen von Haining Jinko), was bedeutet, dass diese Kombination aus Bordiffusion und Gitterlinie höchstwahrscheinlich bereits ihr DOE auf der M10-Linie durchlaufen hat – kein reines Laborrezept.

Rückseite: Doppeltes Poly-Si ist die eigentliche Schwerstarbeit

Der Rückseitenabschnitt ist der ingenieurorientierteste Teil der gesamten Arbeit (Abbildungen 3 und 4).

Jeder kennt die Fallen, in die die traditionelle n+-Poly/SiOx-Struktur getappt ist:

• Beim Durchbrennen der Silberpaste dringt Ag entlang der Korngrenzen in Richtung Substrat vor, induziert Grenzflächenzustände, und lichtinduzierte sowie Dunkeldegradaation treten gemeinsam auf.

• Polyschicht zu dick und parasitäre Absorption an der Rückseite frisst die Bifazialität; zu dünn und Passivierung plus Kontakt können nicht stabil bleiben.

Die Lösung hier ist eine rückseitige Doppelschicht-Tunneloxid-Poly-Si (Abbildung 3 TEM macht den Unterschied in Kristallinität und Dotierprofil zwischen den beiden Schichten deutlich):

• Die äußere Schicht tendiert zu "defensiv": blockiert Silberdiffusion und verhindert, dass die Grenzflächenpassivierung durch die Metallisierung zerstört wird.

• Die innere Schicht tendiert zu "offensiv": hohe Kristallinität plus unterdrückte inaktive P-Konzentration auf der Substratseite, sodass die Passivierungsqualität steigt (die iVoc- und j0-Daten in Abbildung 4 belegen dies).

• Lokal ausgedünnte Poly-Schicht (wahrscheinlich LCO- oder lasergeöffnete Fensterbereiche): Die Rückseitentransmission steigt, die Bifazialität erreicht 88,3 %.

In den Vergleichskurven von Abbildung 4, die Doppel-Poly-Gruppe relativ zur Einzel-Poly-Basislinie:

• Voc bleibt stabil (dank der hochkristallinen Innenschicht plus geringem inaktivem Phosphor).

• FF wird nicht geopfert (Silberdiffusion wird durch die äußere Schicht gestoppt, der Kontaktwiderstand explodiert nicht).

• Die Bifazialität steigt von konventionellen TOPCon ~80 % auf 88,3 %, und das ist für die BOS-Kosten wichtiger als die 0,3 % auf dem Effizienzblatt.

Produktanwendung

Lassen Sie den Reflex "Nature-Paper, muss teuer sein" fallen. Für jeden, der tatsächlich eine n-TOPCon-Linie betreibt, gibt es hier drei Dinge, die Sie im Grunde direkt übernehmen können:

• Hören Sie auf, am alten 80-100 Ohm/sq-Menü für den Bor-Emitter festzuhalten. Erhöhen Sie ihn, berechnen Sie die Gridlines neu, stimmen Sie das LECO-Fenster neu ab, und 0,2-0,3 % absolut auf der Vorderseite sind wirklich zu holen.

• Stellen Sie die rückseitige Poly-Schicht von einfach auf doppelt um. Die äußere Schicht ist nicht unbedingt teuer, es ist nur eine weitere CVD-Schicht, aber Silberdiffusion als versteckte Ausfallart ist über die 25-jährige Lebensdauer eines bifazialen Moduls echtes Geld.

• Lokale Poly-Ausdünnung gegen Bifazialität eintauschen. Das ist ein besserer Deal, als nur Glas und Verkapselungsfolie. 88 % Bifazialität mit einem Tracker, und die kWh-Kostenrechnung am Anlagenende spricht für sich.

Natürlich gibt es Fallstricke: das thermische Budget der Doppel-Poly-Schicht, der Durchsatz und die Gleichmäßigkeit der Laser-Lokalausdünnung und wie groß die Nachrüstung im Vergleich zu einer bestehenden Inline-Anlage ist. Das Paper wird diese nicht ausführen, aber Jinko hat es gewagt, eine zertifizierte Effizienz zu veröffentlichen, was zumindest sagt, dass die M10-Pilotlinie bereits reibungslos läuft.

Offene Frage: Innerhalb des aktuellen TOPCon-Thermalbudgets von 1300+ Hochtemperatur-Bordiffusion plus LECO, sollten Sie eine weitere laser-selektive Modifikationsschicht darauf stapeln (wie den UV-ps-Weg in Wang Qs 26,35 %-Paper)? Oder hat das rückseitige Doppel-Poly bereits das Passivierungs-Kontakt-Bifazialitäts-Dreieck bis an seine Grenzen ausgeschöpft, was bedeutet, dass der nächste Schritt der Wechsel zu einer BC-Struktur sein sollte, anstatt weiter TOPCon zu quetschen?

Ooitechs Ansicht

Was hier still und leise interessant ist: Beide dieser Hebel, der Bor-Emitter mit hohem Schichtwiderstand und das rückseitige Doppel-Poly, liegen fast vollständig auf der Zellseite, doch der Nutzen zeigt sich auf Modulebene durch diese 88,3 % Bifazialität. An einer Modullinie verändert höhere Bifazialität die Art und Weise, wie man über Layup, Rückseitenfolie oder Glaswahl und Stringer-Spannung für dünnere, sprödere Zellen denkt, sodass sich das Prozessfenster auf der Modulseite mitbewegen muss. Als Turnkey-Modullinienbauer, die über Formate von M10 bis Shingled und TOPCon arbeiten, beobachten wir diese Verschiebungen auf Zellebene genau, denn sie geben das Tempo vor, das die nachgelagerte Linie bewältigen muss. Wenn Sie sehen möchten, wie eine moderne Modulproduktionslinie tatsächlich läuft, der Ooitech YouTube-Kanal unter www.youtube.com/ooitech ein Abo wert.