TOPCon የፀሐይ ሴል ምንድን ነው? ስለ ቱነል ኦክሳይድ ፓሲቬትድ ኮንታክት ቴክኖሎጂ የተሟላ መመሪያ

ለTOPCon የፀሐይ ሴሎች መግቢያ

TOPCon (Tunnel Oxide Passivating Contact) በ2013 ለመጀመሪያ ጊዜ የታየ የN-አይነት ዋፈር ሴል ቴክኖሎጂ ነው። የTOPCon የፀሐይ ሴል በN-አይነት ንጣፍ ላይ የተገነባ የዋሻ ኦክሳይድ ፓሲቭድ ኮንታክት የፀሐይ ሴል ነው።

ከPERC ሴሎች ጋር ሲነፃፀሩ፣ TOPCon ሴሎች በሴሉ ጀርባ ላይ እጅግ በጣም ጥሩ የኃይል ማጓጓዣ ባህሪ ያለው የዋሻ ኦክሳይድ ንብርብር ይጠቀማሉ። የዋሻ ኦክሳይድ ንብርብር እጅግ በጣም ጥሩ የኃይል ማጓጓዣ ባህሪ ያለው በሴሉ ጀርባ ላይ እንደ ኃይል ማጓጓዣ ንብርብር ሆኖ ያገለግላል። ከዚህ በላይ፣ በግምት 20nm የሆነ የዶፕ ፖሊሲሊከን ፊልም በማስቀመጥ በጀርባው በኩል የተሸፈነ የግንኙነት መዋቅር ይፈጠራል። ይህ የወለል እና የብረት ግንኙነት ዳግም ውህደትን ውጤታማ በሆነ መንገድ ይቀንሳል፣ ክፍት ዑደት ቮልቴጅን ያሳድጋል፣ እና የኃይል ልወጣ ቅልጥፍናን ያሻሽላል።

TOPCon በመራጭ ተሸካሚዎች መርህ ላይ የተመሠረተ የዋሻ ኦክሳይድ የተሸፈነ የግንኙነት የፀሐይ ሴል ቴክኖሎጂ ሲሆን፣ የላቀ የሽፋን ውጤትን ያስገኛል።

TOPCon ሴል የN-አይነት ንጣፍ ይጠቀማል። በሴሉ ጀርባ ላይ ቀጭን የኦክሳይድ ንብርብር ይዘጋጃል፣ ከዚያም የዶፕ ቀጭን ፊልም ይቀመጣል። እነዚህ ሁለቱ አንድ ላይ ሆነው የተሸፈነ የግንኙነት መዋቅር ይፈጥራሉ፣ ይህም የወለል እና የብረት ግንኙነት ዳግም ውህደትን ውጤታማ በሆነ መንገድ ይቀንሳል፣ የN-PERT ሴሎችን የልወጣ ቅልጥፍና የበለጠ ለማሻሻል ሰፊ ቦታ ይሰጣል።

የTOPCon ቴክኖሎጂ ነባር የተለመዱ የP-አይነት ሴል መሳሪያዎችን እና ሂደቶችን በተቻለ መጠን ይጠብቃል እና እንደገና ይጠቀማል። የቦሮን ስርጭት እና ቀጭን ፊልም ማስቀመጫ መሳሪያዎችን ብቻ መጨመር ያስፈልገዋል፣ የኋላ ጎን መክፈት ወይም አሰላለፍ አያስፈልገውም። ይህ የሴል ምርት ሂደቱን በእጅጉ ያቃልላል እና የጅምላ ምርትን አስቸጋሪነት ዝቅተኛ ያደርገዋል። የሂደቱ መስመር ከፍተኛ ተኳሃኝነት ያለው ሲሆን ለPERC እና N-PERT ባይፋሻል ሴሎች ከሚያገለግሉት ከፍተኛ ሙቀት የማምረቻ መስመሮች ጋር አብሮ መስራት ይችላል።

የTOPCon ሴሎች ጥቅሞች የሚከተሉት ናቸው፦ ዝቅተኛ መበላሸት፣ ከፍተኛ ባይፋሻሊቲ እና ዝቅተኛ የሙቀት መጠን ቅንጅት፣ በተርሚናል ሃይል ማመንጫ ደረጃ ላይ ግልጽ የሆነ የኃይል ማመንጨት ትርፍ ያስገኛል።

የTOPCon ሴሎች የእድገት ደረጃዎች

የTOPCon ሴሎች የእድገት ታሪክ በአራት ደረጃዎች ሊከፈል ይችላል፦ የቴክኖሎጂ ፕሮቶታይፕ ጊዜ፣ የምርት አቀማመጥ ጊዜ፣ የንግድ ማስተዋወቅ ጊዜ እና የፍንዳታ እድገት ጊዜ.

የTOPCon ሴሎች ጥቅሞች

የአፈጻጸም ጥቅሞች

• ከፍተኛ የመቀየር ብቃት። በTOPCom ሴሎች ልዩ የሆነ የፓሲቬሽን ንክኪ ንድፍ ምክንያት፣ የንድፈ ሃሳባዊ የብቃት ገደብ እስከ 28.7% ይደርሳል። መሪ የTOPCon አምራቾች ከ25.5% በላይ የሆነ የጅምላ ምርት ብቃት አስመዝግበዋል፣ ይህም ከዋናው PERC ሴሎች (አሁን ያለው የጅምላ ምርት የመቀየር ብቃት ወደ 23.5%፣ የንድፈ ሃሳባዊ ገደብ 24.5%) ከፍተኛ መሻሻል ነው።

• ከፍተኛ የሁለት ገጽታ ባህሪ። TOPCon የሁለት ገጽታ ሴሎች ከPERC የሁለት ገጽታ ሴሎች በአንድ ዋት በ3% የበለጠ ሃይል ያመነጫሉ። በተመሳሳይ መሬት ላይ የተገጠመ የኃይል ማመንጫ ሁኔታ ውስጥ፣ ይህ ከፍተኛ የኃይል ማመንጨት ትርፍ ያስገኛል።

• ዝቅተኛ የሙቀት መጠን ቅንጅት። የN-አይነት TOPCon ሞጁሎች የሙቀት መጠን ቅንጅት እስከ -0.30%/℃ ዝቅተኛ ነው፣ ይህም ከP-አይነት ሞጁሎች -0.35%/℃ የተሻለ ነው፣ ይህም ከፍተኛ ሙቀት ባለባቸው አካባቢዎች የላቀ መረጋጋት ያሳያል።

• ዝቅተኛ መበላሸት። የፎስፈረስ ዶፕ የተደረገ N-አይነት ክሪስታላይን ሲሊከን እጅግ በጣም ዝቅተኛ የቦሮን ይዘት ስላለው በመሠረቱ የቦሮን-ኦክሲጅን ዳግም ውህደት የለም፣ ይህም በመበስበስ መጠን ላይ ጠቀሜታ ይሰጠዋል። አንዳንድ TOPCon ሞጁሎች በመጀመሪያው ዓመት 1% መበስበስ እና በመስመራዊ ዓመታዊ መበስበስ 0.4% ያሳያሉ፣ ከ PERC ሞጁሎች 2% የመጀመሪያ ዓመት እና 0.45% መስመራዊ ጋር ሲነጻጸር፣ ይህም በሞጁሉ የሕይወት ዑደት ውስጥ በአንድ ዋት የኃይል ማመንጨት ትርፍ ያስገኛል።

• ጠንካራ ዝቅተኛ ብርሃን አፈጻጸም። TOPCon ሴሎች ለሁለቱም አጫጭር እና ረጅም የሞገድ ርዝመቶች ጥሩ ምላሽ ይሰጣሉ፣ ይህም እንደ ማለዳ፣ ማታ እና ደመናማ የአየር ሁኔታ ባሉ ዝቅተኛ ብርሃን ሁኔታዎች ውስጥ እጅግ በጣም ጥሩ የኃይል ማመንጨት አቅምን ይጠብቃሉ።

ኢኮኖሚያዊ ጠቀሜታዎች

• ከ PERC ማምረቻ ጋር ከፍተኛ ተኳሃኝነት፣ የቴክኖሎጂ ማሻሻያ ችግርን ይቀንሳል። TOPCon ከ PERC ሂደት ቴክኖሎጂ ሊራዘም ይችላል፣ አራት ተጨማሪ ደረጃዎችን ብቻ ይፈልጋል፦ የቦሮን ኢሚተርን ማዘጋጀት፣ የዋሻ ኦክሳይድ ንብርብርን ማሳደግ፣ ፖሊሲሊከንን ማስቀመጥ እና ዶፕ ማድረግ፣ እና ከስርጭት በኋላ ማጽዳት። ይህ የማሻሻያ ችግርን ይቀንሳል እና የ TOPCon ቴክኖሎጂን መቀበልን ያፋጥናል።

• ዝቅተኛ የመሣሪያ ኢንቨስትመንት ወጪ ያለው ለስላሳ የመስመር ልወጣ። አዲስ የTOPCon መስመር መገንባት ከ200-250 ሚሊዮን ዶላር የመሳሪያ ኢንቨስትመንት ይጠይቃል፣ አዲስ የHJT መስመር ደግሞ 350-400 ሚሊዮን ያስፈልገዋል። TOPCon ከነባር PERC መስመሮች ጋር ጥሩ የመሳሪያ ተኳሃኝነት ስላለው፣ የቦሮን ስርጭት እና የፖሊሲሊከን/አሞርፎስ ሲሊከን ማስቀመጫ መሳሪያዎች (LPCVD / PECVD / PVD) ብቻ መጨመር ያስፈልጋል፣ የመሳሪያ ኢንቨስትመንት ከ50-70 ሚሊዮን ዶላር ነው። ይህ አዳዲስ መሳሪያዎች ላይ ሰፊ ኢንቨስትመንት እና ዋና የመስመር ማሻሻያዎችን ያስወግዳል፣ ይህም ከፍተኛ ኢኮኖሚያዊ ጠቀሜታ ያለው ያደርገዋል።

• ከፍተኛ የዋጋ ቅድመ-ክፍያ አቅም። ከPERC ሞጁሎች ጋር ሲነጻጸር፣ TOPCon ሞጁሎች በአንድ ዋት ከፍተኛ የኃይል ማመንጨት፣ ከፍተኛ የማመንጨት ትርፍ እና ዝቅተኛ የስርዓት ወጪዎች ይሰጣሉ፣ ይህም ለዋጋ ቅድመ-ክፍያ ሰፊ ቦታ ይፈጥራል።

የTOPCon ሴል ማምረቻ ሂደት

ከሞኖክሪስታላይን PERC ሂደቶች ጋር ሲነጻጸር፣ የTOPCon ሴል ማምረቻ ሂደት ከ2 እስከ 3 ተጨማሪ ደረጃዎችን ይጨምራል፦ የመተላለፊያ ኦክሳይድ ንብርብር (እጅግ ቀጭን SiO2፣ 1-2nm) ማስቀመጥ፣ የውስጥ ፖሊሲሊከን ማለፊያ ንብርብር (60-100nm) ማስቀመጥ እና ፎስፎረስ መትከል.

ዋና ዋና የሂደት ደረጃዎች እና ተግባሮቻቸው

1. ማጽዳት እና ቴክስቸሪንግ

ዓላማ፡ የዋፈር ቆራጭ ከተደረገ በኋላ ጠርዞቹ ይጎዳሉ፣ የክሪስታል ላቲስ መዋቅር ይሰበራል፣ እና የገጽታ ዳግም ውህደት ከባድ ነው። ማጽዳት እና ቴክስቸሪንግ በዋናነት የገጽታ ጉዳትን ለማስወገድ እና በገጽታ ላይ የፒራሚድ ብርሃን ወጥመድ መዋቅር ለመፍጠር ያለመ ነው። ብርሃን በዋፈር ገጽ ላይ ብዙ ጊዜ ይንጸባረቃል፣ ይህም የነጸብራቅ መጠንን ይቀንሳል።

2. ቦሮን ስርጭት

ዓላማ፡ ዋናው ተግባር የPN መጋጠሚያ መፍጠር ነው። ቦሮን በሲሊከን ውስጥ ዝቅተኛ የመሟሟት አቅም ስላለው፣ ለስርጭት ከፍተኛ ሙቀት እና ረዘም ያለ ጊዜ ያስፈልጋል። የስርጭት ምንጭ ምርጫም በምርት ላይ ተጽዕኖ ያሳድራል፡ ክሎራይዶች ዝገት ናቸው፣ ብሮማይዶች ደግሞ ዝልግልግ ናቸው፣ ይህም ማጽዳትን አስቸጋሪ ያደርገዋል እና የጥገና ወጪን ይጨምራል።

የቦሮን ስርጭት ብዙውን ጊዜ ከ1000℃ በላይ በሆነ ከፍተኛ ሙቀት ይጠናቀቃል፣ እና ለፎስፈረስ ስርጭት ከሚያስፈልገው 102 ደቂቃ ዑደት ጋር ሲነጻጸር፣ የቦሮን ስርጭት ዑደት 150 ደቂቃ ይወስዳል።

መርህ፡

በእቶኑ ቱቦ ውስጥ በሚከሰቱ ምላሾች የሚመነጩት ጋዝ HCl እና H2O በN2 ተሸክመው በቱቦው ውስጥ በእኩል ይሰራጫሉ። H2O ከBBr3 እና O2 ጋር ምላሽ በመስጠት B2O3 ይፈጥራል፣ ይህም በመቀጠል ጋዝ HBO2 ለመፍጠር ምላሽ ይሰጣል፤ በከፍተኛ ሙቀት ውስጥ HBO2 ወደ B2O3 ተመልሶ ይበሰብሳል፣ ይህም B2O3 በፀሐይ ሴል ወለል ላይ በእኩል እንዲሰራጭ ያስችላል። በተጨማሪም፣ H2O በእቶኑ ቱቦ ውስጥ ከተቀመጠው B2O3 ጋር ምላሽ ይሰጣል፣ ይህም በስርጭት ቱቦ ግድግዳዎች ላይ የB2O3 ክምችት እንዳይፈጠር ይከላከላል፣ የኳርትዝ ክፍሎችን ዕድሜ ያራዝማል፣ እና ውጤታማ የቦሮን ምንጭ ይጨምራል። HCl በሴል ወለል እና በቱቦ ውስጥ ካሉ የብረት ቆሻሻዎች ጋር ምላሽ በመስጠት ጋዝ የብረት ክሎራይዶችን ይፈጥራል፣ እነዚህም ከጭስ ማውጫ ጋዝ ጋር ይወጣሉ፣ ይህም በከፍተኛ ሙቀት ሂደት ውስጥ የብረት ቆሻሻዎች ወደ ፀሐይ ሴል ውስጥ እንዳይሰራጩ ይከላከላል።

3. SE ሌዘር ዶፒንግ

ዓላማ፡ መራጭ አመንጪ (selective emitter) ለመፍጠር። ከብረት ግሪድላይኖች እና ከዋፈሩ መካከል ባሉ የግንኙነት ቦታዎች እና አካባቢያቸው ከፍተኛ ትኩረት ያለው ዶፒንግ ይተገበራል፣ ይህም በፊት የብረት ኤሌክትሮድ እና በዋፈሩ መካከል ያለውን የግንኙነት መቋቋም ይቀንሳል፣ ከኤሌክትሮድ ቦታዎች ውጭ ዝቅተኛ ትኩረት ያለው ዶፒንግ ደግሞ በስርጭት ንብርብር ውስጥ የሚከሰተውን ዳግም ውህደት ይቀንሳል። አመንጪውን ማመቻቸት የፀሐይ ሴል ውፅዓት ጅረት እና ቮልቴጅ ይጨምራል፣ በዚህም የፎቶኤሌክትሪክ ልወጣ ብቃትን ያሻሽላል።

ሌዘር በTOPCon ፍሰት ውስጥ የሚገኝበት ቦታ፡ PERC SE ፎስፈረስ ዶፒንግ ሲጠቀም፣ TOPCon SE ደግሞ ቦሮን ዶፒንግ ይጠቀማል። ቦሮን እና ፎስፈረስ የተለያየ የመለያየት ቅንጅት ስላላቸው፣ ፎስፈረስ ከሲሊከን ዳይኦክሳይድ ወደ ሲሊከን በቀላሉ ይተላለፋል፣ ቦሮን ግን ወደ ውስጥ ለመግፋት አስቸጋሪ እና ተጨማሪ ኃይል ይፈልጋል። ሆኖም ከፍተኛ የሌዘር ኃይል ዋፈሩን በቀላሉ ያበላሻል፣ ይህም የቦሮን ዶፒንግ የበለጠ ፈታኝ ያደርገዋል። ከባህላዊ የቦሮን ስርጭት ጋር ሲነጻጸር፣ በTOPCon ሴሎች ላይ SE ቴክኖሎጂን መጨመር በንድፈ ሀሳብ ደረጃ ቅልጥፍናን በ0.5% ማሻሻል ይችላል፣ እና በትክክለኛ የጅምላ ምርት ውስጥ ከ0.2-0.4% የቅልጥፍና ጭማሪ ማሳካት ይችላል።

4. ኢቺንግ

ዓላማ፡ የኢቺንግ ዋና ተግባር BSG እና የኋላ መጋጠሚያውን ማስወገድ ነው። የስርጭት ሂደቱ በሁለቱም የዋፈሩ ገጽ እና ጠርዝ ላይ የስርጭት ንብርብሮችን ይፈጥራል፤ የጠርዝ ስርጭት ንብርብር በቀላሉ አጭር ዑደት ያስከትላል፣ እና የገጽ ስርጭት ንብርብር ደግሞ በሚቀጥለው ፓሲቬሽን ላይ ተጽዕኖ ያሳድራል፣ ስለዚህ ሁለቱም መወገድ አለባቸው። ኢቺንግ በአሁኑ ጊዜ በዋናነት በእርጥብ ዘዴዎች ይከናወናል፣ የኋላ እና የጠርዝ ስርጭት ንብርብሮችን በሰንሰለት አይነት መሳሪያዎች ውስጥ በማስወገድ ከፊት ጎን ሂደት በፊት።

5. የዋሻ ኦክሳይድ ንብርብር እና የፖሊሲሊከን ንብርብር ማዘጋጀት

ዓላማ፡ ከኋላ በኩል የ1-2nm ዋሻ ኦክሳይድ ንብርብር ያስቀምጡ፣ ከዚያም የ60-100nm ፖሊሲሊከን ንብርብር ያስቀምጡ የማለፊያ መዋቅር ለመፍጠር። የTOPCon ማለፊያ ንብርብርን ለማዘጋጀት በርካታ ዘዴዎች አሉ፣ በዋናነት LPCVD፣ PECVD እና PVD መንገዶች። LPCVD በአሁኑ ጊዜ ዋናው ነው፣ ነገር ግን የመጠቅለል ክምችት ከባድ ነው፣ PECVD ደግሞ በአጠቃላይ አፈጻጸም ላይ ጠንካራ አቅም ያሳያል።

6. የኋላ ፀረ-ነጸብራቅ ፊልም ማዘጋጀት

ዓላማ፡ በሴሉ ኋላ ላይ ፀረ-ነጸብራቅ ማለፊያ ፊልም ያዘጋጁ የብርሃን መሳብ ለመጨመር። በተመሳሳይ ጊዜ፣ በSiNx ፊልም አፈጣጠር ሂደት ውስጥ የሚፈጠሩት የሃይድሮጂን አቶሞች ዋፈሩን ያስተላልፋሉ።

7. የፊት ጎን አሉሚኒየም ኦክሳይድ ክምችት

ዓላማ፡ በዋፈሩ ፊት ላይ የአሉሚኒየም ኦክሳይድ ፊልም ንብርብር ያስቀምጡ፣ ይህም ከሌሎች ፊልሞች ጋር በመሆን የፊት ማለፊያ ውጤት ይፈጥራል።

8. የፊት ፀረ-ነጸብራቅ ፊልም ማዘጋጀት

ዓላማ፡ የፊት ፀረ-ነጸብራቅ ፊልም ከኋላው ጋር በመሠረቱ ተመሳሳይ ነው። በተጨማሪም፣ በፊት ላይ የተቀመጠው የአሉሚኒየም ኦክሳይድ ፊልም በጣም ቀጭን ነው እና በሚቀጥሉት የሴል እና ሞጁል ማምረቻዎች ውስጥ በቀላሉ ይጎዳል፣ ስለዚህ የፊት SiNx ደግሞ አሉሚኒየም ኦክሳይድን ይከላከላል።

9. ስክሪን ማተም - ሌዘር ንድፍ ማስተላለፍ

በአሁኑ ጊዜ አብዛኛው የሴል ህትመት አሁንም ስክሪን ህትመትን ይጠቀማል። ለወደፊቱ ለN-አይነት ሴሎች የብር ፓስታ ፍጆታን በመቀነስ ረገድ ፓተርን ትራንስፈር ህትመት ጥቅም ሊኖረው ይችላል። ሌዘር ትራንስፈር አዲስ አይነት ንክኪ የሌለው የህትመት ቴክኖሎጂ ነው፡ የሚፈለገው ፓስታ በተወሰነ ተጣጣፊ ግልጽ ቁሳቁስ ላይ ይለበጣል፣ እና ከፍተኛ ኃይል ያለው የሌዘር ጨረር ከፍተኛ ፍጥነት ያለው የስርዓተ-ጥለት ቅኝት በማድረግ ፓስታውን ከተጣጣፊው ግልጽ ቁሳቁስ ወደ ሴሉ ወለል ያስተላልፋል፣ ይህም የፍርግርግ መስመሮችን በመፍጠር የፊት እና የኋላ ኤሌክትሮዶችን ያዘጋጃል።

10. ሲንተሪንግ

ጥሩ ኦህሚክ ንክኪ የሚፈጠረው በከፍተኛ ሙቀት ሲንተሪንግ አማካኝነት ነው።

11. አውቶማቲክ መደርደር

ሴሎች እንደ የተለያዩ የመቀየሪያ ብቃታቸው መሰረት ወደ ቢን ይደረደራሉ።

የTOPCon ሴሎች የወደፊት የእድገት አዝማሚያዎች

እ.ኤ.አ. በ2023፣ የN-አይነት TOPCon ሴሎች አማካይ የመቀየሪያ ብቃት 25.0% ደርሷል፣ እና የሄትሮጁንሽን ሴሎች አማካይ የመቀየሪያ ብቃት 25.2% ደርሷል፣ ሁለቱም ከ2022 ጋር ሲነፃፀሩ ከፍተኛ መሻሻል አሳይተዋል።

እ.ኤ.አ. በ2023፣ አዲስ የተጀመሩ የጅምላ ምርት መስመሮች በዋናነት የN-አይነት ሴል መስመሮች ነበሩ። የN-አይነት ሴል አቅም ቀስ በቀስ ሲለቀቅ፣ የPERC ሴል የገበያ ድርሻ ወደ 73.0% ተጨምቋል። የN-አይነት ሴሎች በአጠቃላይ ወደ 26.5% ያህል ድርሻ ነበራቸው፣ ከነዚህም ውስጥ የN-አይነት TOPCon ሴሎች ወደ 23.0%፣ ሄትሮጁንክሽን ሴሎች ወደ 2.6%፣ እና XBC ሴሎች ወደ 0.9% ያህል ነበሩ—ሁሉም ከ2022 ጋር ሲነጻጸሩ ከፍተኛ ጭማሪ አሳይተዋል።

ከ2024 ጀምሮ፣ በTOPCon የሚወከለው የN-አይነት ሴሎች ድርሻ የP-አይነት PERCን ሙሉ በሙሉ ይበልጣል፣ ኢንዱስትሪው ድርሻው ወደ 70% እና ከዚያ በላይ እንደሚደርስ ይጠብቃል።

የOoitech አመለካከት

Ooitech ያምናል፡ TOPCon፣ አሁን ባለው PERC መስመሮች ላይ የተገነባ የN-አይነት ዋሻ ኦክሳይድ ፓሲቬትድ ኮንታክት ሴል ቴክኖሎጂ፣ ከፍተኛ ብቃት፣ ዝቅተኛ መበላሸት እና ጠንካራ የኃይል ማመንጨት ትርፍ ያስገኛል፣ እና አሁን የፀሐይ ኢንዱስትሪው ዋና አቅጣጫ እየሆነ ነው።