La dernière bataille du dos de BC-TOPCon : garder le SiOx inférieur gelé, zoner la couche intermédiaire avec AlOx/SiOx
Table des matières
Présentation du produit
« Vieux Zhang, ce papier à double couche avec doigts avant et contact arrière complet à 26,34 % — la prochaine étape est de rendre le doigt-p arrière également en forme de doigt, et c'est du vrai BC. Mais sous le doigt-p, cette couche intermédiaire de SiOx : est-ce qu'on garde le SiOx pur de 26,66, ou on échange contre AlOx/SiOx pour emprunter l'effet de champ ? » Cette question est arrivée ce matin, juste après que j'ai déposé le papier à 26,34 % dans le groupe de discussion de la ligne de production, et les gars du projet BC ont commencé à courir après.
Dans le vrai BC-TOPCon, le SiOx inférieur — celui qui fait pousser les trous de passage passivants — ne peut pas être touché. Mais la couche « SiOx intermédiaire », dont le rôle initial était de bloquer l'Ag et de réduire l'épaisseur de la couche d'arrêt, peut être jouée par zone une fois que les doigts-p sont localisés. Les zones sans contact passent à AlOx/SiOx pour emprunter l'effet de champ. Les zones de contact, juste sous la pâte, gardent le SiOx pur pour empêcher la diffusion du B d'exploser. Cet échange unique est le plus gros morceau que vous pouvez manger à l'arrière dans le saut absolu de 1,3 % de 26,34 % à 27,6 %+.
Paramètres techniques
D'abord, les deux références BC à 27 %+ sur la table
Zheng, Z. et al. Maximiser l'extraction des porteurs dans les cellules solaires en silicium à contact arrière hybride. Nature (2026). https://doi.org/10.1038/s41586-026- (Université de Technologie de Pékin + Golden Stone Energy, certifié 27,62 %)
LONGi HIBC, 28,13 %, ISFH CalTeC avril 2026 (LONGi HIBC 2.0, route HPBC, record fraîchement établi). Construit sur HIBC 1.0 (Wang G. et al., Nature 647, 369–374, 2025, DOI:10.1038/s41586-025-09681-w, 27,81 %) itéré avec iPET + LIC ; papier en attente, certification sur le site officiel de LONGi.
| Métrique | JinKo 26,66 % (n-TOPCon bifacial) | BJUT + Golden Stone 27,62 % (HBC) | LONGi HIBC 28,13 % |
|---|---|---|---|
| Structure | Bore avant + n-TOPCon arrière double couche à contact complet | a-SiOx avant + p/n interdigité arrière (HBC) | HJT-P avant + doigt TOPCon-N arrière (HIBC) |
| Voc (mV) | 744.6 | 740 | — |
| Jsc (mA/cm²) | ~41,2 est. | 42.54 | — |
| FF (%) | 85.57 | 87.73 | — |
| Mouvement clé | Double couche SiOx/poly + blocage Ag | Passivation avant graduelle a-Si dopé B + a-SiOx dopé O | Passivation hybride bipolaire (côté P a-Si:H + côté N poly) |
Regardez ce FF de 87,73 %. 26,66 % n'atteint que 85,57 %. Cet écart de FF absolu de 2 % n'est pas quelque chose qu'une "double couche arrière" seule peut compenser. Il provient de l'optimisation de la géométrie des doigts arrière, de l'ombrage sans grille sur la face avant, et de la réduction de la recombinaison de contact au niveau de 400-500 fA/cm² (plus de détails ci-dessous).
Avantages techniques
Comment la double couche SiOx/poly change une fois les doigts p localisés
Les deux "doubles couches" de 26,66 % et 26,34 % sont des faces arrière à contact total — le poly couvre toute la surface arrière, le SiOx intermédiaire s'étend comme une feuille continue. Une fois que le vrai BC rend les deux contacts arrière n et p en forme de doigts, la pile passe de "couverture" à "interdigitée", et ces deux logiques doivent être redéfinies.
SiOx inférieur (~1,x nm, le site tunnel) — ne bouge jamais.
C'est le terrain de prédilection de cet article sur la passivation par trous d'épingle de Das Solar. Il fait croître des trous d'épingle porteurs d'oxygène de classe 10¹² cm⁻², et la réduction de J₀ à 2-4 fA/cm² repose sur cela.
Dans le BC, le SiOx inférieur sous le doigt p fait face au poly dopé B, pas au P. B présente une Dit plus élevée à l'interface Si/SiO₂, et la ségrégation de B détruit la stoechiométrie du SiOx. Ainsi, le SiOx inférieur côté doigt p doit en réalité être légèrement plus épais que le côté doigt n (+0,2-0,3 nm), avec un pré-recuit à 1050°C pour activer B et porter la cristallinité à 98 % (la référence donnée par l'article de 26,34 %).
SiOx intermédiaire (initialement 1,5 nm, le site de blocage Ag) — dans le BC, le matériau peut être zoné.
C'est la variable centrale. Le milieu dans 26,66/26,34 est du SiO₂ thermique pur, à fonction unique (bloquer Ag + amincir la couche d'arrêt). Sous la structure BC interdigitée, la région du doigt p rencontre deux nouveaux points de douleur que le contact total n'a jamais eu à affronter.
Point de douleur A: Le côté p-TOPCon est naturellement faible sur l'effet de champ. La charge fixe de B à l'interface Si/SiO₂ est positive (opposée au côté n+). Le SiOx pur ne donne aucune passivation par effet de champ côté p, donc vous devez emprunter une charge négative à une pile AlOx externe.
Point de douleur B: La recombinaison au contact métallique J₀,metal sous le doigt p est le plafond d'efficacité de la BC. Le BC sans argent se situe aujourd'hui à un J₀,metal de contact Al d'environ 2400-2500 fA/cm², correspondant à une efficacité d'environ 25,9 %. Pour atteindre le niveau du système Ag de 26,8 %, il faut faire descendre J₀,metal en dessous de 400-500 fA/cm².
Un milieu en SiOx pur ne peut pas gérer A. Remplacer le tout par AlOx/SiOx pose une autre mine.
AlOx/SiOx comme couche tunnel est un piège, mais comme couche intermédiaire, cela pourrait être un bonbon
Deux scénarios sont mélangés dans la littérature et doivent être distingués.
Scénario 1 : AlOx remplace directement le SiOx inférieur comme couche tunnel. Le travail de Kaur (Solar Energy Materials 2021) est l'histoire édifiante ici :
Les doubles couches AlOx et AlOx/SiOx comme couches tunnel passivent moins bien que le SiOx pur.
Mécanisme : AlOx/SiOx améliore nettement la diffusion de B et supprime la diffusion de P. B s'accumule dans un « réservoir » dans la région AlOx puis pousse dans le c-Si — un double impact de recombinaison Auger plus des défauts de paires B-O.
En plus de cela, Al diffuse de l'AlOx dans le c-Si formant des niveaux profonds, donc la recombinaison SRH augmente aussi.
Donc le SiOx inférieur ne peut absolument pas être remplacé par AlOx — c'est la raison fondamentale pour laquelle les références 26,66/26,34 ne bougent pas, et c'est exactement pourquoi LONGi HIBC fonctionne avec « côté P avec a-Si:H (logique HJT), côté N avec poly (logique TOPCon). » Le côté P contourne simplement la configuration SiOx/poly et emprunte la voie amorphe + hydrogène HJT pour éviter le piège B-SiOx.
Scénario 2 : AlOx/SiOx se trouve en position « intermédiaire » (pas d'effet tunnel, seulement effet de champ + blocage Ag). C'est la stratégie exclusivement BC :
Le SiOx inférieur (1,x nm) reste du SiO₂ thermique pur, faisant croître les trous de passage passivants.
Au-dessus du poly interne (p+, haute cristallinité), en dessous du poly externe (p++, fortement dopé pour la métallisation) se trouve le SiOx pur intermédiaire (1-1,5 nm).
Dans les zones sans contact (entre les doigts, et à l'intérieur des doigts loin de la pâte), le milieu passe à un empilement ultra-mince AlOx (2-4 nm) / SiOx (1 nm). La charge fixe négative de l'AlOx ~10¹²-10¹³ cm⁻² confère au doigt p un effet de champ et fait baisser le Dit du côté p-TOPCon.
Dans les zones de contact (sous l'ouverture de la pâte), le milieu garde du SiOx pur — pour empêcher l'AlOx de laisser la diffusion de B exploser pendant la cuisson (la pâte Ag cuit à 700-800°C, et l'AlOx devient instable au-dessus de 550°C lorsque Si-H se dissocie).
Il n'existe pas encore de données publiques de section efficace BC sur ce « milieu zoné », mais la chaîne logique tient. a-SiOx:H/AlOx:H à 6nm/12nm sur la passivation de face avant de type n atteint déjà τeff 5,1 ms sans recuit, ce qui indique que l'AlOx ne touchant pas directement le c-Si (avec a-SiOx ou SiOx intercalé) permet à l'effet de champ et à la passivation chimique de coopérer. La région sans contact du doigt p BC est exactement ce cas : le SiOx inférieur sépare le c-Si, l'AlOx/SiOx intermédiaire sépare le poly interne, l'AlOx ne touche jamais le c-Si, et le chemin de diffusion du B est bloqué par deux barrières, le SiOx inférieur plus le poly interne — bien plus sûr que l'AlOx comme couche tunnel directe.
Application du produit
Trois actions de soutien pour la localisation du doigt p (l'incrément de 26,34 à 27,6)
| Action | Base de référence 26,34 % | Increment de localisation du doigt p BC | Goulot d'étranglement traité |
|---|---|---|---|
| SiOx inférieur | Contact complet 1,8 nm (côté p-TOPCon) | 1,8→2,0 nm sous le doigt p (anti-épinglage B), 1,3-1,5 nm sous le doigt n | La ségrégation du B détruit le SiOx |
| SiOx intermédiaire | SiOx pur 1 nm (in-situ) | Zoné : AlOx(3nm)/SiOx(1nm) sans contact, SiOx pur 1 nm au contact | Effet de champ côté p faible |
| Poly externe | 90 nm p++, pâte de métal alcalin | Ouverture LCO laser sous le doigt p, ouvre uniquement AlOx/SiNx sans endommager poly/SiOx (iVoc vérifié stable) | J₀,métal 2400→400 |
| Recuit | Pré-recuit à 1050°C, cristallinité de 98 % | Idem, mais la fenêtre de co-recuit des doigts p/n doit être compromise — côté P 880-920, côté B 1050, divisé à ~950-980°C recuit long | Conflit de budget thermique |
| Métallisation | Pâte d'Ag à métal alcalin (4 % en poids Na₂O/K₂O) | Contact Al sans argent ou pâte mixte Ag-Al, doigt p cuisson à 700°C J₀,métal ~2400, doigt n ~2500 même condition | Sans argent + presser J₀,métal à 400 |
Ces données BC sans argent comptent : après LCO (ouverture par contact laser), le iVoc chute à peine et le Raman ne montre aucun signal amorphe, prouvant que « ouvrir la fenêtre sans casser la passivation poly/SiOx » est réalisable — c'est la base de procédé pour « garder un SiOx pur au milieu dans les zones de contact + fenêtre de pâte LCO » sous le doigt p BC. Mais J₀,metal 2400 fA/cm² ne correspond qu'à un rendement de 25,9 %. Cet écart absolu de 0,9 % par rapport au système Ag à 26,8 % est entièrement consommé par la recombinaison de contact. Le prochain goulot d'étranglement n'est pas la couche de passivation, c'est la métallisation.
Alors, sur quoi le dos se bat-il vraiment dans ce dernier saut vers 27 % ?
Alignez les quatre générations — Das 25,4 → JinKo 26,66 → JinKo 26,34 → Golden Stone 27,62 / LONGi 28,13 :
Génération 25,4 % : le dos se battait sur la « personnalité des trous » du SiOx inférieur (passivation vs recombinaison), l'oxydation en deux étapes LPCVD faisant croître des trous de passivation de classe 10¹².
Génération 26,66 % : le dos se battait sur la double couche SiOx/poly + bloc Ag SiOx intermédiaire + amincissement laser, résolvant la dégradation de la métallisation et l'absorption parasite.
Génération 26,34 % : double couche pleine face arrière p-TOPCon + pâte à métal alcalin + pré-recuit à 1050 °C, rongeant la ségrégation du B côté p et la métallisation.
Génération 27,6 %+ (BC) : p/n interdigités à l'arrière, SiOx inférieur ajusté par polarité (côté p 2,0 / côté n 1,3) + milieu zoné (AlOx/SiOx sans contact pour l'effet de champ, SiOx pur de contact) + ouverture LCO sans nuire à la passivation + métallisation sans argent/à faible teneur en Ag poussant J₀,metal à 400.
Un choix contre-intuitif : au-dessus de 27 %, dans la « combinaison effet de champ + double couche » du dos, l'AlOx ne peut pas aller en bas (le site tunnel fait exploser la diffusion du B), seulement dans la région intermédiaire sans contact. C'est la plus grande différence avec l'ère PERC où « l'AlOx directement sur c-Si emprunte la charge négative ». La structure BC vous donne justement l'espace pour un « milieu zoné » (la géométrie interdigitée apporte son propre zonage). Le TOPCon pleine face ne peut tout simplement pas jouer cela. Cela explique aussi pourquoi 26,66/26,34 n'ont jamais mis d'AlOx au milieu — ils sont en pleine face, le milieu doit servir à la fois de couche d'arrêt et de bloc Ag, et le SiOx pur est plus sûr.
Ce qu'une ligne pilote BC peut essayer en premier
Déplacer le SiOx inférieur du doigt p de 1,5 à 1,8-2,0 nm — ajouter 30-50 % de temps O₂ LPCVD à 620 °C, regarder d'abord le profil ECV de ségrégation du B.
Exécuter des échantillons intermédiaires « à deux choix » : Groupe A SiOx pur 1,5 nm (base 26,66), Groupe B AlOx ALD sans contact 3 nm / SiOx 1 nm plus SiOx pur de contact 1,5 nm (bien aligner la fenêtre LCO).
Régler le laser LCO pour s'adapter à l'AlOx — l'AlOx est plus sensible à 355 nm que le SiOx, donc la recette UV profond de 4,8 eV photon "ouvrir uniquement SiNx/AlOx sans endommager poly/SiOx" nécessite un recalibrage séparé pour les doses côté B et côté N.
Passer la métallisation à une pâte mixte Ag-Al ou à de l'Al complet, verrouiller le recuit à 700°C — la référence n/p J₀,metal de 2400-2500 nécessite que la fritte de verre + l'atmosphère de recuit + la densité du motif de contact soient tous réglés ensemble pour atteindre 400-500.
Questions ouvertes pour l'équipe de métallisation BC
Faisabilité de fabrication du "milieu zoné" sous le doigt p — est-ce que l'ALD AlOx uniquement sur la zone sans contact nécessite un masque, ou déposez-vous sur toute la surface et laissez le LCO balayer l'AlOx de la zone de contact ? La première option ajoute une étape de masquage (BC est déjà assez complexe), la seconde risque que le laser LCO balaie l'empilement AlOx/SiOx et endommage le SiOx inférieur qui passive les trous d'épingle (seul le balayage AlOx/SiNx a été vérifié comme non dommageable pour poly/SiOx ; l'empilement AlOx/SiOx ne l'a pas été).
De plus, le 27,62% de Golden Stone utilisait une "passivation avant en a-Si dopé B en gradient + a-SiOx dopé O", avec le côté P sur logique HJT plutôt que TOPCon. Est-ce que HIBC (côté P HJT + côté N TOPCon) atteindra 28% plus tôt que le BC full-TOPCon (poly/SiOx à la fois pour le doigt p et le doigt n) ? La ligne de 28,13% de LONGi semble indiquer que HIBC a gagné, mais la simplicité de dispositif du BC full-TOPCon (poly sur les deux côtés N et P, recuit partagé) pourrait regagner sur le coût à long terme. Ces deux sous-routes BC vont s'affronter ensuite sur le compromis "plafond de passivation vs complexité de processus".
Quatre articles consécutifs (Das 25,4 → JinKo 26,66 → JinKo 26,34 → Golden Stone 27,62 / LONGi 28,13), et la logique arrière de trois générations de TOPCon de 25%→26%→27%+ est complète : passivation des trous d'épingle → bloc Ag double couche + amincissement → interdigitation BC + milieu zoné + combinaison d'effet de champ.
Point de vue d'Ooitech
L'idée du milieu zoné est astucieuse, mais honnêtement, le combat le plus difficile se joue sur la ligne, pas sur la planche à dessin. Faire passer J₀,metal de 2400 vers 400 signifie que votre dosage laser LCO, la fritte de pâte et le profil de recuit doivent tenir la tolérance sur chaque doigt, plaquette après plaquette — et c'est un problème de répétabilité de ligne de module autant que de physique de cellule. Que l'industrie adopte d'abord le BC full-TOPCon ou le HIBC, la fenêtre de processus se rétrécit dans les deux cas, donc la métrologie et le contrôle thermique sur l'empilement arrière deviennent les vrais gardiens. Les personnes construisant ou mettant à niveau des lignes de production de modules peuvent apprendre beaucoup de ces compromis de recuit et de laminage sur la chaîne YouTube Ooitech à www.youtube.com/ooitech.
