Teknologi Sel Surya TBC (TOPCon Back Contact): Lengkap
Daftar Isi
Jawaban singkat: TBC, atau TOPCon back contact, adalah sel back-contact yang menggunakan kontak pasivasi TOPCon di bagian belakang, bukan kontak heterojunction. Ini berada dalam urutan rute yang lebih luas di mana industri bergerak dari permukaan belakang yang seragam menuju arsitektur belakang yang terdiferensiasi secara regional, dengan menetapkan jenis kontak yang berbeda untuk setiap area di bagian belakang. Bagi produsen, signifikansi TBC adalah kompatibilitas proses: karena dibangun di atas langkah-langkah proses TOPCon yang sudah dijalankan oleh lini produksi, ini adalah varian back-contact yang paling murah untuk diadopsi dari basis TOPCon yang sudah terpasang. Pekerjaan pengukuran dan karakterisasi yang terlibat — alat lifetime pembawa seperti kelas WCT-120 — menjadi lebih penting pada TBC dibandingkan dengan sel front-contact, karena pola belakang adalah tempat kualitas pasivasi benar-benar menentukan efisiensi. Inspeksi sisi belakang juga menjadi alat hasil (yield) daripada sekadar pemeriksaan kualitas.
Manufaktur Modul PV · oleh Jerry, Ooitech
Ikhtisar Teknologi
Di mana TBC berada dalam urutan rute yang lebih luas, dan mengapa kompatibilitas proses kini lebih penting daripada struktur, dibahas dalam Peta jalan teknologi sel BC: dari struktur ke proses.
Konten di bawah ini dibagikan hanya untuk referensi. Jika ada pelanggaran teknis atau panduan yang salah, jangan ragu untuk menghubungi penulis untuk penghapusan atau koreksi.
Apa itu sel TBC?
TBC adalah singkatan dari TOPCon Back Contact. Teknologi ini menggabungkan pasivasi TOPCon (tunnel oxide plus poly-silicon) dengan struktur IBC interdigitated back contact, sehingga orang juga menyebutnya sel POLO-IBC.
Ini mengintegrasikan secara mendalam pasivasi oksida terowongan / poli-Si TOPCon dengan tata letak kontak belakang IBC. Ini memberikan pasivasi belakang yang kuat dari TOPCon ditambah keunggulan IBC tanpa bayangan garis kisi depan, dengan semua pengumpulan arus dipindahkan ke belakang. Hasilnya adalah tegangan sirkuit terbuka yang lebih tinggi dan arus sirkuit pendek yang lebih tinggi. Ini adalah salah satu jalur efisiensi tinggi tipe-N arus utama untuk generasi berikutnya.
Keunggulan inti
Tidak ada garis kisi logam depan, sehingga kehilangan bayangan depan dihilangkan dan Isc meningkat
Pasivasi terowongan TOPCon mengurangi rekombinasi belakang dan meningkatkan Voc
Tata letak kontak belakang P/N interdigitated mengoptimalkan jalur pengumpulan pembawa dan memotong resistansi seri
Dibandingkan dengan TOPCon standar dan IBC standar, ini menyeimbangkan kualitas pasivasi dan integrasi struktural
Kompatibel dengan sebagian besar peralatan inti pada lini tipe-N yang ada, sehingga proses dapat ditingkatkan langkah demi langkah
Perbandingan dengan sel konvensional
TOPCon standar: bayangan garis kisi depan, pasivasi TOPCon area penuh di bagian belakang
IBC Standar: struktur kontak belakang, tetapi pasivasi bergantung pada silikon oksida / silikon nitrida, tanpa pasivasi tunnel poly-Si
TBC (POLO-IBC): struktur kontak belakang IBC ditambah pasivasi tunnel TOPCon terintegrasi, sehingga struktur dan pasivasi dioptimalkan
Ikhtisar Alur Proses Lengkap
Wafer masuk → pra-pembersihan / penghilangan kerusakan gergaji → oksida tunnel belakang + deposisi poly-Si (LPCVD) → deposisi mask SiN belakang → pembukaan laser belakang pertama (area boron) → doping boron (p-poly) → pembukaan laser belakang kedua (area fosfor) → doping fosfor (n-poly) → pembersihan untuk menghilangkan difusi bungkus / BSG / PSG → deposisi film pasivasi belakang → pencetakan mask lilin untuk melindungi bagian belakang → texturing depan + etsa isolasi P/N → deposisi film pasivasi anti-refleksi SiN depan dan belakang → pencetakan layar elektroda logam belakang → firing → uji listrik → sortir dan pengepakan
Spesifikasi Proses Detail
3.1 Pembersihan dan pemolesan (pra-pembersihan + penghilangan kerusakan gergaji)
Tujuan: menghilangkan lapisan kerusakan gergaji, kotoran logam permukaan, partikel dan minyak; memoles wafer satu atau dua sisi untuk mendapatkan basis silikon yang bersih dan rata serta menjaga deposisi lapisan tunnel selanjutnya seragam.
Peralatan utama: jalur pembersihan dan pemolesan basah inline, tangki pemolesan alkali, tangki pembersihan asam.
Bahan kimia utama: alkali kuat (NaOH/KOH), HF, HCl, IPA, aditif texturing, surfaktan.
Item pemantauan utama:
Kehilangan berat pemolesan: timbangan elektronik
Reflektansi permukaan: penguji reflektansi
Masa pakai pembawa minoritas iVoc: penguji masa pakai transien WCT-120
Pencitraan rekombinasi pembawa: penguji PL (R3-PL)
Kekasaran dan kebersihan permukaan: mikroskop optik
Kontrol kualitas: kerusakan gergaji terhapus sepenuhnya, tidak ada noda atau langkah pada permukaan, kehilangan berat seragam, tidak ada penurunan masa pakai yang jelas.
3.2 Deposisi oksida tunnel + poly-Si
Tujuan: menumbuhkan oksida tunnel ultra-tipis (SiO₂) kemudian lapisan poly-Si intrinsik di bagian belakang wafer, membentuk struktur pasivasi inti TOPCon untuk pasivasi medan dan kimia yang kuat serta rekombinasi belakang rendah.
Peralatan utama: LPCVD tabung.
Sumber gas: SiH₄, O₂, N₂ (pembawa / pembersih).
Item utama:
Ketebalan Poly-Si: pengukur ketebalan poli, ellipsometer
Ketebalan oksida terowongan: ECV, ellipsometer
iVoc (WCT-120)
Keseragaman PL
Resistansi lembaran (pemantauan poli intrinsik sebelum doping)
Kontrol kualitas: oksida ultra-tipis dan seragam, poli-Si padat dan bebas lubang jarum, konsistensi ketebalan yang baik di seluruh wafer.
3.3 Deposisi masker SiN belakang
Tujuan: mendepositkan lapisan silikon nitrida (SiNₓ) yang padat pada poli-Si intrinsik sebagai masker penghalang untuk langkah pembukaan laser dan doping selanjutnya, memungkinkan zona doping selektif.
Peralatan utama: PECVD.
Sumber gas: SiH₄, NH₃, N₂.
Item kunci: ketebalan SiN (ellipsometer spektroskopi), indeks bias dan keseragaman, iVoc, keseragaman PL.
Kontrol kualitas: masker padat, tanpa lubang jarum, ketebalan seragam untuk menjamin isolasi doping.
3.4 Pembukaan laser belakang pertama (jendela difusi boron)
Tujuan: secara selektif menghilangkan masker SiN di atas area difusi boron dengan ablasi laser lokal sambil mempertahankan poli-Si intrinsik di bawahnya, membuka jendela untuk poli tipe-p nantinya.
Peralatan utama: sistem pembukaan laser serat/nanodetik atau pikodetik, alat pemolaan laser presisi tinggi.
Penyesuaian proses: atur daya laser, frekuensi pengulangan, kecepatan pemindaian, dan tumpang tindih titik sehingga hanya masker SiN atas yang dihilangkan dan poli-Si intrinsik di bawahnya tidak rusak, menjaga basis pasivasi tetap utuh.
Karakterisasi kunci: pemeriksaan mikroskop optik pada bentuk alur, integritas tepi, dan apakah lapisan poli terbakar.
3.5 Doping boron belakang (p-poly)
Tujuan: mendifusikan boron ke poli-Si intrinsik di area yang dibuka untuk mengubahnya menjadi poli tipe-p yang didoping berat (p-poly), sambil membentuk BSG di permukaan. BSG nantinya bertindak sebagai masker penghalang alami untuk difusi fosfor.
Peralatan utama: tungku difusi boron tabung.
Media proses: sumber cair BBr₃; lingkungan O₂, N₂.
Karakterisasi kunci: resistansi lembaran zona-p, keseragaman doping, integritas cakupan BSG, keseragaman doping PL.
Kontrol kualitas: doping boron yang cukup, resistansi lembaran yang seragam, BSG yang kontinu dan lengkap tanpa celah lokal.
3.6 Pembukaan laser belakang 3,6 detik (jendela difusi fosfor)
Tujuan: menghilangkan sisa masker SiN untuk mengekspos polisilikon intrinsik yang tidak didoping sebagai zona doping fosfor tipe-n, sambil menjaga lapisan BSG yang sudah terbentuk tetap utuh dari kerusakan laser.
Peralatan utama: sistem pembukaan/pola laser.
Fokus proses: kontrol energi laser yang presisi untuk menghindari tembusnya lapisan BSG, menjaga batas isolasi yang bersih antara zona P dan N.
3.7 Doping fosfor belakang (n-poly)
Tujuan: mendifusikan fosfor ke polisilikon intrinsik jendela kedua untuk membentuk polisilikon yang didoping berat tipe-n (n-poly). BSG yang terbentuk pada langkah sebelumnya berfungsi sebagai masker penyelarasan sendiri, menghalangi fosfor berdifusi ke area p-poly dan mencapai isolasi sendiri zona P/N.
Peralatan utama: furnace difusi fosfor tabung.
Media proses: sumber cair POCl₃; lingkungan O₂, N₂.
Prinsip utama: sisa BSG bertindak sebagai penghalang difusi alami dan menghentikan kontaminasi fosfor pada area p-poly. Setelah difusi fosfor, BSG sebagian berubah menjadi oksida campuran boron-fosfor, yang semakin memperkuat isolasi.
Karakterisasi kunci: resistansi lembaran zona-n, isolasi batas P/N, pemantauan tren kebocoran.
3.8 Pembersihan untuk menghilangkan difusi melingkar (penghilangan BSG/PSG)
Tujuan: menghilangkan secara kimia semua BSG, PSG, dan residu permukaan, serta menghilangkan lapisan doping melingkar dan sisi tepi untuk menghindari kebocoran tepi.
Peralatan utama: jalur pembersihan basah inline.
Bahan kimia utama: terutama HF, ditambah aditif asam dan sistem asam buffer.
Pembantu proses: hembusan udara kering bersih, pengeringan udara panas.
Kontrol kualitas: kaca oksida terhapus sepenuhnya, permukaan bersih tanpa residu, tidak ada residu melingkar di tepi.
3.9 Deposisi film pasivasi pelindung SiN belakang
Tujuan: mendepositkan film pasivasi pelindung SiN pada struktur polisilikon P/N interdigitasi belakang untuk mempasivasi dan melindungi area kontak belakang serta memblokir serangan kimia pada langkah selanjutnya.
Peralatan utama: PECVD.
Sumber gas: SiH₄, NH₃, N₂.
Karakterisasi: ketebalan SiN, indeks bias, keseragaman film.
3.10 Pelapisan masker lilin belakang (masker pelindung)
Tujuan: melapisi bagian belakang sepenuhnya dengan lapisan pelindung lilin melalui sablon untuk melindungi struktur kontak belakang P/N dan film SiN yang telah terbentuk, mencegah etsa depan selanjutnya menyerang lapisan fungsional belakang.
Peralatan utama: printer sablon (stasiun pencetakan lilin).
Fokus kontrol: pencetakan lilin lengkap, tidak ada cetakan yang terlewat, tidak ada lubang jarum, penyegelan tepi yang baik sehingga bagian belakang tetap terlindungi selama proses.
3.11 Etsa kimia depan + pengupasan lilin dan pembersihan
Tujuan:
Menghilangkan doping berlebih dan lapisan kerusakan pada bagian depan wafer
Mengtekstur bagian depan untuk membentuk permukaan piramida dan mengurangi refleksi depan
Mencapai isolasi tepi antara zona P dan N belakang melalui etsa lateral untuk mengurangi kebocoran tepi
Terakhir, mengupas masker lilin belakang untuk mengekspos struktur kontak belakang yang lengkap
Peralatan utama: jalur etsa basah dan tekstur inline dua sisi.
Bahan kimia utama: alkali kuat (NaOH), HF, aditif tekstur, etsa buffer.
Sumber gas: udara tekan bersih, hembusan N₂.
Kontrol kualitas: tekstur depan seragam, morfologi piramida yang memenuhi syarat, isolasi P/N yang tepat, tidak ada jalur kebocoran, pengupasan lilin bersih tanpa residu.
3.12 Film pasivasi anti-refleksi SiN depan dan belakang
Tujuan: mendepositkan film pasivasi anti-refleksi SiN di bagian depan untuk anti-refleksi dan pasivasi permukaan; menambahkan dan mengoptimalkan film pasivasi belakang untuk lebih meningkatkan pasivasi dan keandalan.
Peralatan utama: PECVD.
Sumber gas: SiH₄, NH₃, N₂.
Karakterisasi: ketebalan film depan dan belakang, indeks bias, masa pakai pembawa minoritas, reflektansi.
3.13 Pencetakan dan pembakaran elektroda belakang
Tujuan: mencetak elektroda perak-aluminium di zona P belakang dan elektroda perak di zona poli tipe-n untuk membentuk elektroda positif dan negatif kontak belakang interdigitasi, kemudian menggunakan pembakaran suhu tinggi untuk membentuk kontak ohmik antara logam dan poli-Si yang didoping.
Peralatan utama: printer sablon kontak belakang khusus, tungku pembakaran inline.
Langkah kunci: pencetakan penyelarasan pola elektroda belakang → pengeringan → pembakaran suhu tinggi (membentuk kontak ohmik).
3.14 Inspeksi dan penyortiran akhir
Proses konten: Inspeksi EL (cacat, retak mikro, kebocoran), uji kelistrikan IV (Voc, Isc, FF, Eff), inspeksi tampilan, grading dan sorting, pengepakan dan pergudangan.
Peralatan inspeksi: Tester EL, tester IV, stasiun inspeksi tampilan.
Tantangan Utama dan Hal yang Perlu Difokuskan
Apa bagian sulit dari teknologi TBC, dan ke mana perhatian harus diarahkan?
Mengontrol keseragaman ketebalan oksida terowongan ultra-tipis itu sulit
Dua langkah pembukaan laser membutuhkan akurasi penyelarasan yang sangat tinggi
Menjaga masker BSG self-aligned tetap utuh adalah inti dari proses
Etsa isolasi interdigitasi P/N rentan terhadap kebocoran tepi
Pencetakan elektroda kontak belakang membutuhkan akurasi penyelarasan yang lebih tinggi daripada sel konvensional
Mengelola penurunan masa pakai pembawa minoritas di seluruh aliran itu sulit
Parameter SPC kunci yang perlu dipantau
Ketebalan oksida terowongan dan ketebalan poli-Si
Morfologi bukaan laser dan deviasi penyelarasan untuk kedua langkah
Keseragaman resistansi lembaran dari difusi boron dan fosfor
iVoc dan masa pakai pembawa minoritas PL dilacak di seluruh aliran
Reflektansi depan dan morfologi tekstur
Retak mikro EL, kebocoran, dan status isolasi tepi
Pandangan Ooitech
TBC hidup atau mati pada detailnya, dan masker BSG self-aligned adalah pahlawan yang tenang di sini karena memungkinkan zona fosfor dan boron mengatur diri sendiri tanpa langkah masker ketiga. Yang paling kami pantau di jalur modul adalah bagaimana sel kontak belakang bertegangan tinggi ini berperilaku di hilir dalam stringing dan laminasi, karena metalisasi semua-belakang mereka mengubah permainan interkoneksi. Jika Anda ingin melihat jalur modul N-type yang berjalan, saluran YouTube kami www.youtube.com/ooitech memiliki rekaman pabrik yang layak ditonton.
