ለምንድነው የብረት ማድረግ ለከፍተኛ ብቃት የፀሐይ ሴሎች የብቃት ጣሪያ የሚያዘጋጀው?

በፎቶቮልታይክ ቴክኖሎጂ ሰፊ ታሪክ ውስጥ፣ እያንዳንዱ ትንሽ የልወጣ ብቃት ትርፍ አብዛኛውን ጊዜ የሚከሰተው ጥቃቅን አካላዊ ገደቦችን ትንሽ በመግፋት ነው። ኢንዱስትሪው ከሞኖክሪስታሊን PERC ዘመን አልፎ ወደ N-አይነት ቴክኖሎጂዎች እንደ TOPCon፣ HJT እና BC መሸጋገር ከጀመረ ወዲህ፣ የብቃት ጣሪያው ከፍ ማለቱን ቀጥሏል።

የፀሐይ ሴሎች ወደ ሾክሊ–ኩዊሰር ገደብ ሲቃረቡ፣ በሴሚኮንዳክተር ፊዚክስ ውስጥ በጣም መሠረታዊ ከሆኑት ግን አስቸጋሪ ችግሮች አንዱ የሆነው የብረት እና ሴሚኮንዳክተር ኤሌክትሪክ ግንኙነት ከጊዜ ወደ ጊዜ አስፈላጊ እየሆነ መጥቷል። ይህ በይነገጽ የጅምላ ምርት ምርታማነትን እና የመጨረሻውን የሴል ውጤታማነት የሚነካ ዋና የቴክኒክ እንቅፋት ሆኗል።

ልዩ ባለሙያ ላልሆነ ሰው፣ የፀሐይ ሴል በፀሐይ ብርሃን ስር ኤሌክትሪክ የሚያመነጭ ቀጭን ሴሚኮንዳክተር ዋፈር ሊመስል ይችላል። ነገር ግን ከኢንዱስትሪ እና ከአካዳሚክ እይታ አንጻር፣ እጅግ በጣም ትክክለኛ የኳንተም-ሜካኒካል የኃይል ልወጣ መሣሪያ ነው። በተወሰዱ ፎቶኖች የሚፈጠሩትን የኤሌክትሮን-ቀዳዳ ጥንዶች መለየት እና በተቻለ መጠን በትንሽ ኪሳራ ወደ ውጫዊ ዑደት መምራት አለበት።

በዚህ ሂደት ውስጥ፣ የብረት ኤሌክትሮዶች የኃይል ቻርጅ አጓጓዦች ከአጉሊ ሴሚኮንዳክተር ዓለም የሚወጡበት የክፍያ ጣቢያዎች ይመስላሉ። በጣቢያው ላይ ትልቅ እንቅፋት ካለ፣ አጓጓዦች ይጨናነቃሉ፣ እንደገና ይጣመራሉ እና ኃይል ያጣሉ። በመሣሪያ ደረጃ፣ ይህ የግንኙነት መቋቋም ላይ ከፍተኛ ጭማሪ፣ የመሙያ ምክንያት ላይ ከፍተኛ ውድቀት እና በመጨረሻም የፀሐይ ሴል ውጤት ኃይል መቀነስ ሆኖ ይታያል።

ስለዚህ እጅግ በጣም ዝቅተኛ የሆነ የመገጣጠም መጠን መጠበቅ በሚኖርበት ወለል ላይ ዝቅተኛ መቋቋም ያለው የኦሚክ ግንኙነት የመፍጠር ችሎታ ለዘመናዊ ከፍተኛ ውጤታማነት የፀሐይ ሴሎች ወሳኝ መለያ መስመር ሆኗል።

የኦሚክ ንክኪ፡ በብረት እና ሴሚኮንዳክተር መካከል ያለውን አካላዊ ክፍተት ማገናኘት

የብረት መለጠፍ ችግርን ለመረዳት በመጀመሪያ ወደ ሴሚኮንዳክተር ባንድ ቲዎሪ መመለስ አለብን። ይህ በሴሚኮንዳክተር ውስጥ ያለውን አብሮ የተሰራ ኤሌክትሪክ መስክ እና ብረት ከሴሚኮንዳክተር ጋር ሲገናኝ የሚከሰተውን ጥቃቅን የኃይል ሽግግር ያካትታል።

የፎቶቮልታይክ ልወጣ አካላዊ መሠረት የፒኤን መጋጠሚያ ነው። የተለያየ የዶፒንግ ክምችት ያላቸው ፒ-አይነት እና ኤን-አይነት ሴሚኮንዳክተሮች ሲገናኙ የፌርሚ ደረጃቸው የተለያየ ነው። ወደ ቴርሞዳይናሚክ ሚዛን ለመድረስ ጥቃቅን የኃይል ሽግግር ይከሰታል።

የኤን-አይነት ሴሚኮንዳክተር የፌርሚ ደረጃ ከፒ-አይነት ሴሚኮንዳክተር ከፍ ያለ ነው። ስለዚህ ኤሌክትሮኖች ከኤን-አይነት ክልል ወደ ፒ-አይነት ክልል በራሳቸው ይንቀሳቀሳሉ፣ ቀዳዳዎች ደግሞ በተቃራኒው አቅጣጫ ይንቀሳቀሳሉ። እነዚህ ቻርጅ አጓጓዦች ሲንቀሳቀሱ በፒኤን መጋጠሚያ ወለል አጠገብ ቋሚ የተሞሉ ionዎች ይቀራሉ። ይህ የቦታ ክፍያ ክልል ወይም የመሟጠጥ ክልል ይባላል፣ ከአብሮ የተሰራ ኤሌክትሪክ መስክ ጋር።

የተፈጠረው መስክ የሴሚኮንዳክተሩን የኃይል ባንዶች ያጣምማል እና ከቻርጅ አጓጓዥ ስርጭት አቅጣጫ በተቃራኒ የሆነ የመንሸራተት ኃይል ያመነጫል። ስርጭት እና መንሸራተት ወደ ተለዋዋጭ ሚዛን ሲደርሱ፣ በሁለቱም በኩል ያሉት የፌርሚ ደረጃዎች ይስተካከላሉ እና የተጣራ ጅረት ዜሮ ይሆናል። በብርሃን ሲበራ፣ በፎቶ የተፈጠሩ ኤሌክትሮን-ቀዳዳ ጥንዶች በዚህ የተፈጠረ መስክ ተለያይተው የፎቶቮልቴጅ እና የውጤት ጅረት ያመነጫሉ።

ይህ ስስ አካላዊ ሂደት ውጤታማ የሚሆነው ቻርጅ አጓጓዦች ከሴሚኮንዳክተሩ ወጥተው ወደ ብረት ኤሌክትሮዶች ሲገቡ ሌላ ትልቅ እንቅፋት ካላጋጠማቸው ብቻ ነው።

የሾትኪ እንቅፋቶች፡ በጅረት መንገድ ላይ ያለ ከፍተኛ ግድግዳ

የጅረት መሰብሰቢያ ብረት ኤሌክትሮድ ከሴሚኮንዳክተር ጋር አካላዊ ንክኪ ሲፈጥር፣ በስራ ተግባር ልዩነት ምክንያት የቻርጅ ዝውውር እና የባንድ መጠምዘዝ በመገናኛው ላይ ይከሰታል።

አንድ ብረት ከ N-አይነት ሴሚኮንዳክተር ጋር ሲገናኝ አስቡ። የብረቱ የስራ ተግባር ከሴሚኮንዳክተሩ የስራ ተግባር የሚበልጥ ከሆነ፣ በሴሚኮንዳክተሩ ወለል ላይ ያሉ ኤሌክትሮኖች ወደ ብረቱ ይንቀሳቀሳሉ። ከዚያም በሴሚኮንዳክተሩ ወለል አጠገብ አነስተኛ አብላጫ ቻርጅ አጓጓዦች ያለው የመሟጠጥ ንብርብር ይፈጠራል። የኃይል ባንዶቹ ወደ ላይ ይጠመዛሉ፣ ይህም የሾትኪ እንቅፋት በመባል የሚታወቅ የድንበር ኃይል እንቅፋት ይፈጥራል።

የሾትኪ ማገጃ ከዳዮድ አንድ አቅጣጫ ምግባር ጋር ተመሳሳይ የሆነ ግልጽ የማስተካከል ውጤት አለው። እሱን ለማቋረጥ፣ በሴሚኮንዳክተሩ ውስጥ ያሉ ተሸካሚዎች በቴርሚዮኒክ ልቀት አማካኝነት ማገጃውን ለማለፍ በቂ የሙቀት ኃይል ያስፈልጋቸዋል።

በሚሰራ የፀሐይ ሴል ውስጥ በኤሌክትሮድ እና በሲሊኮን ንጣፍ መካከል የተለመደ የሾትኪ ንክኪ ከተፈጠረ፣ በፎቶ የሚፈጠሩ ተሸካሚዎች ወደ ብረቱ ሲንቀሳቀሱ ከፍተኛ ተቃውሞ ያጋጥማቸዋል። ማገጃው የአሁኑን ፍሰት ብቻ አይገድብም። እንዲሁም ተሸካሚዎች በመገናኛው ላይ እንዲከማቹ እና እንደገና እንዲጣመሩ ያደርጋል፣ ይህም የመቀየሪያ ብቃትን በቀጥታ ይቀንሳል።

የኦሚክ ንክኪ ተቃራኒ ነው። በብረት እና በሴሚኮንዳክተር መካከል ያለ የማይስተካከል የኤሌክትሪክ ንክኪ ነው፣ በጣም ዝቅተኛ የመገናኛ መከላከያ ያለው። በተስማሚ ሁኔታ፣ የአሁኑ በሁለቱም አቅጣጫዎች በመስመራዊ መልኩ በመገናኛው ውስጥ ያልፋል፣ በትንሹ የቮልቴጅ ጠብታ እና የኃይል ብክነት።

በንድፈ ሀሳብ፣ ለN-አይነት ሴሚኮንዳክተር በጣም ዝቅተኛ የስራ ተግባር ያለው ብረት፣ ወይም ለP-አይነት ሴሚኮንዳክተር በጣም ከፍተኛ የስራ ተግባር ያለው ብረት መምረጥ የሾትኪ ማገጃን ለማስወገድ ይረዳል። እውነተኛ የሲሊኮን ንጣፎች የበለጠ የተወሳሰቡ ናቸው። በላቲስ ማቋረጥ ምክንያት የሚንጠለጠሉ ቦንዶች እና ከፍተኛ የመገናኛ ሁኔታ ጥግግት ጠንካራ የፌርሚ ደረጃ መሰካት ያስከትላሉ። ስለዚህ የብረት ስራ ተግባርን ብቻ መቀየር ፍጹም የኦሚክ ንክኪ ለመፍጠር በቂ አይደለም።

ዋናው የኢንዱስትሪ መፍትሄ ከባድ ዶፒንግ ከኳንተም ቱነሊንግ ጋር ተዳምሮ ነው። ሴሚኮንዳክተሩ ከብረት ጋር በሚገናኝበት ቦታ ላይ በአካባቢው ከፍተኛ ዶፕ የተደረገ N++ ወይም P++ ንብርብር ይፈጠራል። ይህ በገጽ ላይ ያለውን የመሟጠጥ ክልል በከፍተኛ ሁኔታ ያጠበዋል። አጥር በበቂ ሁኔታ ቀጭን ከሆነ በኋላ፣ ተሸካሚዎች ከላዩ ላይ ማለፍ አያስፈልጋቸውም። በቀጥታ በከፍተኛ ዕድል በእሱ ውስጥ መተላለፍ ይችላሉ። ይህ የኳንተም ቱነሊንግ ውጤት ነው።

የግንኙነት መቋቋም ሲጨምር፣ የመሙያ ምክንያት ይቀንሳል

የኦህሚክ ግንኙነት አካላዊ መሠረት ከተረዳ በኋላ፣ የሚቀጥለው ጥያቄ የፀሐይ ኢንዱስትሪ ለአጉሊ መነጽር የግንኙነት ጉድለቶች ለምን በጣም ስሜታዊ እንደሆነ ነው። መልሱ ሦስት ቁልፍ የኤሌክትሪክ መለኪያዎችን ያካትታል፦ የግንኙነት መቋቋም፣ ተከታታይ መቋቋም እና የመሙያ ምክንያት።

የፀሐይ ሴል ተስማሚ የአሁን ምንጭ አይደለም። በርካታ የማይቀሩ የመቋቋም-ኪሳራ ዘዴዎችን ይዟል፣ እነዚህም በጋራ እንደ ተከታታይ መቋቋም ይወከላሉ። ተከታታይ መቋቋም የሲሊኮን ዋፈር የጅምላ መቋቋም፣ የኢሚተር ሉህ መቋቋም፣ በብረት-ሴሚኮንዳክተር በይነገጾች ላይ ያለውን የግንኙነት መቋቋም፣ የጣቶች እና አውቶቡሶች ኦህሚክ መቋቋም፣ እና የሪቦኖች እና ሌሎች የግንኙነት ቁሳቁሶች አካላዊ መቋቋምን ያካትታል።

የሞኖክሪስታሊን ሲሊከን እድገት ሲበስል፣ የሚመራ የብር ፓስቶች ተሻሽለዋል፣ እና የስክሪን ማተሚያ ሜሾች ይበልጥ ስሱ ሆነዋል፣ የዋፈር ተቃውሞ እና የብረት-ግሪድ ተቃውሞ ቀድሞውኑ ወደ ዝቅተኛ ደረጃዎች ቀንሰዋል። አሁን ባለው የ N-አይነት ከፍተኛ ብቃት ሴሎች ውስጥ፣ በጣም አስቸጋሪ ከሆኑ ጥቃቅን ማነቆዎች አንዱ በብረት ኤሌክትሮድ እና በሲሊከን ላይ የተመሰረተ የግንኙነት መዋቅር መካከል ያለው የግንኙነት ተቃውሞ ነው።

በኳንተም-ቱነሊንግ የሚተዳደረው የኦህሚክ ግንኙነት ካልተመሰረተ፣ የግንኙነት ተቃውሞ በከፍተኛ ሁኔታ ሊጨምር እና የተከታታይ-ተቃውሞ ኪሳራ ዋና ምንጭ ሊሆን ይችላል።

የመሙያ ምክንያት (Fill factor) የፀሐይ ሴል ውፅዓት እና የውስጥ ኢነርጂ ኪሳራን ለመገምገም ከሚጠቀሙት በጣም አስፈላጊ መለኪያዎች አንዱ ነው። እሱ የከፍተኛው ውፅዓት ኃይል እና የክፍት-ወረዳ ቮልቴጅ እና የአጭር-ወረዳ አምፔሬጅ ምርት ጥምርታ ነው። በ I-V ከርቭ ላይ፣ ከርቭው ምን ያህል ካሬ ወይም ሙሉ እንደሆነ ያንጸባርቃል።

ደካማ ግንኙነት የኦህሚክ ግንኙነትን ሲያሳጣው፣ የግንኙነት ተቃውሞ መጨመር አጠቃላይ የተከታታይ ተቃውሞን በከፍተኛ ሁኔታ ወደ ላይ ይገፋል። ከዚያም የ I-V ከርቭ በከፍተኛው የኃይል ነጥብ ዙሪያ ዘንበል ይላል እና ይወድቃል። ሴሉ አሁንም በአንጻራዊ ሁኔታ መደበኛ የሆነ የክፍት-ወረዳ ቮልቴጅ እና የአጭር-ወረዳ አምፔሬጅ ሊያሳይ ይችላል፣ ነገር ግን ለውጫዊ ወረዳ የሚገኘው ከፍተኛው ኃይል በከፍተኛ ሁኔታ ሊቀንስ ይችላል።

የቴክኒክ ሰንሰለቱ ቀጥተኛ ነው፦

• ደካማ የብረት-ሴሚኮንዳክተር በይነገጽ ትክክለኛ የኦህሚክ ንክኪ እንዳይፈጠር ያደርጋል።

• የተሳካው ንክኪ የበይነገጽ የመገናኛ መቋቋም እንዲጨምር ያደርጋል።

• የመገናኛ መቋቋም አጠቃላይ የሕዋስ ተከታታይ መቋቋም ያሳድጋል።

• ከፍተኛ ተከታታይ መቋቋም የመሙያ ምክንያትን ይቀንሳል።

• ዝቅተኛ የመሙያ ምክንያት የመቀየሪያ ብቃትን ከጅምላ ምርት ተቀባይነት ደረጃ በታች ይጎትታል።

ፓሲቬሽን እና ንክኪ፡ የዘመናዊ የፀሐይ ሕዋሶች ውስጣዊ ተቃርኖ

ዘመናዊ ከፍተኛ ብቃት ያለው የሕዋስ ንድፍ በፓሲቬሽን እና በኤሌክትሪክ ንክኪ መካከል አካላዊ ተቃርኖ ይገጥመዋል። ከፍተኛ ክፍት ዑደት ቮልቴጅ ለማግኘት መሐንዲሶች የሲሊኮን ወለልን በተቻለ መጠን ሙሉ በሙሉ የሚያስተላልፉ ዳይኤሌክትሪክ ፊልሞች ያስፈልጋቸዋል።

ፓሲቬሽን በሁለት መንገድ ይሠራል። ኬሚካላዊ ፓሲቬሽን እንደ ሃይድሮጅን ያሉ ንጥረ ነገሮችን በመጠቀም በክሪስታላይን ሲሊኮን ውስጥ በላቲስ ጉድለቶች ላይ የተንጠለጠሉ ቦንዶችን ያረካል፣ ይህም በጉድለት የሚታገዘውን ዳግም ውህደት ይቀንሳል። የመስክ ውጤት ፓሲቬሽን በበይነገጽ ላይ ጠንካራ የኤሌክትሪክ መስክ ይፈጥራል። ኤሌክትሮስታቲክ መቀልበስ ተመሳሳይ ክፍያ ያላቸው አናሳ ተሸካሚዎች ከወለሉ እንዳይርቁ ያደርጋል፣ ይህም አስፈላጊ የሆነውን የወለል ዳግም ውህደት መንገድ ያቋርጣል።

በPERC ሴል የP-አይነት የኋላ ገጽ ላይ፣ ለምሳሌ፣ ከፍተኛ መጠን ያለው አሉታዊ ክፍያ የያዘ የአሉሚኒየም ኦክሳይድ ፊልም ጠንካራ የባንድ መታጠፍ ይፈጥራል እና ሁለቱንም ኬሚካላዊ እና የመስክ-ውጤት ማለስለስ ይሰጣል። ሆኖም ይህ በጣም ውጤታማ የሆነው የኢንሱሌቲንግ ዳይኤሌክትሪክ ፊልም ለኤሌክትሪክ ማውጣት እንቅፋት ይሆናል።

የፎቶ የሚፈጠሩ ተሸካሚዎችን ለመሰብሰብ፣ የብረት ኤሌክትሮዶች አሁንም ወደ ሲሊከን ንጣፍ የሚወስድ የኤሌክትሪክ መንገድ ያስፈልጋቸዋል። የተለመደው PERC ሂደት በኋለኛው የማለስለሻ ንብርብር ውስጥ ትናንሽ ክፍት ቦታዎችን ለማስወገድ ሌዘርን ይጠቀማል፣ ይህም አሉሚኒየም ወይም የብር ፓስታ ከሲሊከን ጋር እንዲገናኝ ያደርጋል። ቀጥተኛ የብረት-ሲሊከን ግንኙነት ግን ከፍተኛ የሆነ የድንበር ዳግም ውህደት ይፈጥራል። እነዚህ የግንኙነት ነጥቦች እንደ ዳግም ውህደት መስጠሚያ ሊሆኑ ይችላሉ።

በN-አይነት ዘመን፣ የሴል ልማት ለክሪስታላይን ሲሊከን ወደተጠቀሰው 29.43% የንድፈ ሃሳባዊ ውጤታማነት ገደብ እየተቃረበ ሲሄድ፣ ከአካባቢያዊ የግንኙነት ክፍት ቦታዎች የሚመጡ የዳግም ውህደት ኪሳራዎች ለመቀበል በጣም ከባድ ይሆናሉ። TOPCon፣ HJT እና BC ቴክኖሎጂዎች ስለዚህ ተመሳሳይ ማዕከላዊ ችግር መፍታት አለባቸው፡ ዝቅተኛ-ተቃውሞ፣ ሰፊ-አካባቢ የተሸካሚ ትራንስፖርት የገጽታ ማለስለስን ሳያበላሹ እንዴት ማሳካት ይቻላል።

TOPCon፡ የዋሻ ኦክሳይድ እና የLECO ማይክሮስኮፒክ ቀዶ ጥገና

ጠንካራ የፎቶቮልታይክ ፍላጎት የP-type PERC በN-type ቴክኖሎጂዎች መተካትን አፋጥኗል። እዚህ በተጠቀሱት የኢንዱስትሪ አሃዞች መሰረት፣ N-type TOPCon በ2023 የሴል ገበያውን 23% ያህል ብቻ ይይዝ ነበር። ድርሻው በ2024 ከ60% በላይ ከፍ ብሏል፣ ከመሪ አምራቾች የተወሰኑ የመሳሪያ ሽፋን መረጃዎች ደግሞ የN-type ድርሻ እስከ 71.1% ከፍ ያለ መሆኑን አመልክተዋል።

TOPCon ከነባር PERC የምርት መስመሮች ጋር ከፍተኛ የሆነ ተኳሃኝነት ይይዛል። ማሻሻያ በአጠቃላይ አራት ተጨማሪ ዋና ሂደቶችን ይጠይቃል። የተጠቀሰው የመሳሪያ ኢንቨስትመንት በGW ከ50–70 ሚሊዮን ዩዋን አካባቢ ነው፣ ይህም ለአዲስ HJT መስመር በGW ከ350–400 ሚሊዮን ዩዋን ጋር ሲነጻጸር። TOPCon ከPERC የበለጠ ግልጽ የአፈጻጸም ጥቅሞችን ይሰጣል። የንድፈ ሃሳባዊ የቅልጥፍና ገደቡ በግምት 28.7% እንደሆነ ሪፖርት ተደርጓል፣ የአሁኑ የጅምላ ምርት ቅልጥፍና ደግሞ ከ26.5% በላይ ተንቀሳቅሷል እና የላብራቶሪ ቅልጥፍና ከ27.5% በላይ አልፏል።

የTOPCon አፈጻጸም ቁልፍ የኋላ ፓሲቬቲንግ-ኮንታክት መዋቅሩ ነው። እጅግ በጣም ቀጭን የሲሊከን ኦክሳይድ ንብርብር በN-type ሲሊከን ንጣፍ ላይ ይበቅላል፣ ውፍረቱ በጥብቅ ቁጥጥር ስር በ1–2 ናኖሜትር አካባቢ። ከዚያም በግምት 60–100 ናኖሜትር ውስጣዊ ፖሊሲሊከን ንብርብር ይቀመጣል እና በከፍተኛ ሙቀት ሂደት አማካኝነት በፎስፎረስ በከፍተኛ ሁኔታ ይደባለቃል።

ከባንድ ፊዚክስ አንፃር፣ እጅግ ቀጭኑ የሲሊከን ኦክሳይድ ሽፋን በዋፈሩ ወለል ላይ ያሉትን የተንጠለጠሉ ቦንዶችን በኬሚካል ያረካል። በከፍተኛ ደረጃ የተደባለቀው ፖሊሲሊከን በይነገጹ አካባቢ ጠንካራ የባንድ መታጠፍ ያስከትላል። ይህ መዋቅር ለአናሳ ተሸካሚዎች፣ በዚህ ሁኔታ ቀዳዳዎች፣ ከፍተኛ እንቅፋት ይፈጥራል፣ እና ለብዙሃኑ ተሸካሚዎች፣ ኤሌክትሮኖች፣ በጣም ትንሽ ውጤታማ እንቅፋት ይፈጥራል። ኦክሳይዱ እጅግ ቀጭን ስለሆነ፣ ኤሌክትሮኖች በውስጡ በመተላለፍ ወደ ፖሊሲሊከን ሽፋን ሊገቡ ይችላሉ፣ ቀዳዳዎች ደግሞ ይታገዳሉ። ውጤቱም ተሸካሚ-መራጭ ትራንስፖርት ነው።

በኦክሳይድ ውስጥ ስለሚደረግ ትራንስፖርት የሚደረጉ አካዳሚክ ውይይቶች ቀጥተኛ የኳንተም ተራራ እና የፒንሆል ሞዴልን ያካትታሉ። የዋሻ ኦክሳይድ ውፍረት ከ2 ናኖሜትር በላይ ሲሆን፣ የመተላለፍ እድሉ በከፍተኛ ሁኔታ ይቀንሳል። የተሸካሚ ትራንስፖርት ከዚያ በኋላ በከፍተኛ ሙቀት አኒሊንግ ወቅት በሚፈጠሩ ጥቃቅን ጉድለቶች ወይም ፒንሆሎች ላይ የበለጠ ጥገኛ ሊሆን ይችላል። በጣም ጥቂት ፒንሆሎች የግንኙነት መቋቋምን ከፍ ሊያደርጉ ይችላሉ። በጣም ብዙ ፒንሆሎች ሰፊ የፊልም ጉዳት እና የኬሚካል ማለስለስን ማመላከት ይችላሉ።

ምንም እንኳን የሚያልፍ የኋላ ንክኪ እና ከፊት በኩል የተመረጠ ኤሚተር ቢኖረውም፣ TOPCon በሜታላይዜሽን ማቃጠል ወቅት ከባድ ተቃርኖ ይገጥመዋል። ሴሉ ከፍተኛ ሙቀት ያለው ማቃጠል ያስፈልገዋል ስለዚህም የብር ፓስታ ከፖሊሲሊከን ጋር ዝቅተኛ የመቋቋም ንክኪ መፍጠር ይችላል። ማቃጠሉ በጣም ኃይለኛ ከሆነ፣ የብር ክሪስታላይቶች የ1–2 ናኖሜትር የዋሻ ኦክሳይድን ዘልቀው ወደ ክሪስታላይን ሲሊከን ንጣፍ ሊደርሱ ይችላሉ። የማለፊያ መዋቅሩ ሊወድቅ ይችላል፣ የጨለማ ኤሌክትሪክ ሊጨምር ይችላል፣ እና ክፍት ዑደት ቮልቴጅ በከፍተኛ ሁኔታ ሊወድቅ ይችላል። የማቃጠል ሙቀቱ በጣም ዝቅተኛ ከሆነ፣ የብር ፓስታ ከፖሊሲሊከን ጋር በትክክል መገናኘት ላይችል ይችላል። የንክኪ መቋቋም ከዚያ ከፍተኛ ይሆናል እና የመሙያ ሁኔታ ሊወድቅ ይችላል።

ሌዘር የተሻሻለ የንክኪ ማመቻቸት፣ ወይም LECO፣ ይህን የማቃጠል መስኮት ለመፍታት ተዋወቀ። ሂደቱ በመጀመሪያ ልዩ በሆነ መልኩ የተቀመረ፣ አነስተኛ ዝገት ያለው የብር ፓስታ ይጠቀማል። የተለመደው ማቃጠል ኤሌክትሮዱ ከስር ያለውን እጅግ ቀጭን የዋሻ ኦክሳይድን ከፍተኛ ጉዳት ሳያደርስ የሲሊከን ናይትራይድ ንብርብርን እንዲዘልቅ ያስችላል። ከማቃጠል በኋላ፣ የሴሉ ወለል በተመረጠ የሞገድ ርዝመት ከፍተኛ ኃይለኛ ሌዘር ይጋለጣል በኤሌክትሮዶች ላይ የቮልቴጅ አድልዎ ሲተገበር።

በፎቶኮንዳክቲቭ ውጤት አማካኝነት የአካባቢው ኤሌክትሪክ መስክ በብረት-ሴሚኮንዳክተር መገናኛ ላይ አጭር እና ከፍተኛ ጥንካሬ ያለው ማይክሮስኮፒክ ኤሌክትሪክ ጅረት ያመነጫል። ይህ ምት በተወሰነ ደረጃ እንደ ማይክሮስኮፒክ መብረቅ ነው። እሱ በአካባቢው የሚቀሩ የድንበር እንቅፋቶችን ያሸንፋል እና ኤሌክትሮተርማል መቅለጥ እና ከፍተኛ አካባቢያዊ የሆኑ የመተላለፊያ ክልሎችን ይፈጥራል። ብዙ ትናንሽ የኤሌክትሪክ ጅረት መንገዶች ይፈጠራሉ።

ከLECO ሕክምና በኋላ የማክሮስኮፒክ የግንኙነት መቋቋም በብዙ ደረጃዎች ሊቀንስ ይችላል እና የበለጠ ውጤታማ የኦህሚክ ግንኙነት ይመሰረታል። መበላሸቱ አጭር እና አካባቢያዊ ነው። እሱ የኤሌክትሪክ ጅረት መጓጓዣን ያሻሽላል እንዲሁም አብዛኛውን የዋሻ-ኦክሳይድ ፓሲቬሽን መዋቅር ይጠብቃል።

HJT: በዝቅተኛ የሙቀት መጠን ብር ፓስታ እና TCO መካከል የሚደረግ ለስላሳ ግንኙነት

TOPCon በከፍተኛ ሙቀት ላይ ጥብቅ ገመድ ላይ ቢራመድ፣ ሄትሮጁንክሽን ቴክኖሎጂ በጥብቅ ዝቅተኛ የሙቀት ገደብ ውስጥ ይሰራል። HJT ለመጀመሪያ ጊዜ በጃፓን ሳንዮ በ1980ዎቹ መጨረሻ ላይ ቀርቧል። እሱ በN-አይነት ክሪስታላይን ሲሊከን ዋፈር ሁለቱም ገጽታዎች ላይ እጅግ ቀጭን የሆነ ውስጣዊ ሃይድሮጂን ያለው አሞርፎስ ሲሊከን ፊልሞችን ለሁለት ገጽታ ፓሲቬሽን ይጠቀማል። ከዚያም ዶፕ የተደረገ P-አይነት እና N-አይነት አሞርፎስ ሲሊከን ንብርብሮች ሄትሮጁንክሽኖችን ለመፍጠር ይቀመጣሉ። የንድፈ ሃሳባዊ ውጤታማነት ገደቡ በአጠቃላይ ወደ 28.5% ይገመታል፣ ይህም ከመሪ የረጅም ጊዜ ሴል አርክቴክቸሮች አንዱ ያደርገዋል።

የHJT ጠንካራ ፓሲቬሽን በውስጣዊ አሞርፎስ ሲሊከን ፊልሞች ላይ የተመሰረተ ነው። አሞርፎስ ሲሊከን ብዙ ከሃይድሮጅን ጋር የተያያዙ የSi-H ቦንዶችን ይይዛል። ሃይድሮጅን በክሪስታላይን ሲሊከን ወለል ላይ ያሉ የተንጠለጠሉ ቦንዶችን ሙላት በማድረግ ጠንካራ ኬሚካላዊ ፓሲቬሽን ይሰጣል። እነዚህ ቦንዶች ደካማ ናቸው። የሚቀጥለው የማቀነባበሪያ ሙቀት በግምት ከ200–250°ሴ በላይ ከሆነ፣ ሃይድሮጅን ከአሞርፎስ ሲሊከን ፊልም ማምለጥ ይችላል። ይህ ዲሃይድሮጅኔሽን የኬሚካላዊ ፓሲቬሽን ውጤትን ያበላሻል።

የሙቀት ገደቡ በHJT ሜታላይዜሽን ላይ ወሳኝ ተጽእኖ አለው። ለPERC እና TOPCon የሚያገለግለው ባህላዊ ከፍተኛ ሙቀት ያለው የብር ፓስታ፣ በተለምዶ ከ800°ሴ በላይ ማቃጠል የሚፈልግ፣ መጠቀም አይቻልም። HJT የተወሰነ ዝቅተኛ ሙቀት ያለው የብር ፓስታ ስርዓት ይፈልጋል።

ከከፍተኛ ሙቀት የመስታወት-ፍሪት ምላሽ ላይ ከመመርኮዝ ይልቅ፣ ዝቅተኛ ሙቀት ፓስታ ኦርጋኒክ ፖሊመር ሙጫን ለሚመሩ የብር ቅንጣቶች እንደ ማያያዣ ይጠቀማል። ከስክሪን ህትመት በኋላ፣ ሴሉ ከ200°ሴ በታች በሚሰራ የማከሚያ ምድጃ ውስጥ ይገባል እና በአንጻራዊ ሁኔታ ረጅም ዝቅተኛ ሙቀት የማከም ዑደት ውስጥ ይቆያል።

የሙቀት ችግርን መፍታት ሌላ ችግር ይፈጥራል፡ የኤሌክትሪክ ምልላት። አሞርፎስ ሲሊከን እጅግ በጣም ጥሩ ፓሲቬሽን ይሰጣል፣ ነገር ግን የጎን ምልላት አቅሙ ደካማ ነው። ተሸካሚዎች በሄትሮጁንክሽን ውስጥ ካለፉ በኋላ፣ በአሞርፎስ ሲሊከን ወለል ላይ ረጅም ርቀት በብቃት ተጉዘው ወደ ብረት ጣቶች መድረስ አይችሉም።

ስለዚህ በተሰራው አሞርፎስ ሲሊከን ላይ ግልጽ የሆነ የምልላት ኦክሳይድ ፊልም ይቀመጣል፣ አብዛኛውን ጊዜ በማግኔትሮን ስፓተሪንግ። ITO የተለመደ ምርጫ ነው። የTCO ፊልም ብርሃንን ያስተላልፋል፣ በአንጻራዊ ሁኔታ ዝቅተኛ የግንኙነት መከላከያ ይሰጣል፣ እና ተሸካሚዎችን ወደ ጎን ወደ ፍርግርግ መስመሮች ያስተላልፋል።

በHJT ቁልል ውስጥ፣ የመጨረሻው የብረት ንክኪ በተፈወሰው ዝቅተኛ የሙቀት መጠን ብር ፓስታ እና በTCO ፊልም መካከል ይፈጠራል። ይህ ሁለት ተከታታይ የመከላከያ ተግዳሮቶችን ያስተዋውቃል።

በመጀመሪያ፣ ዝቅተኛ የሙቀት መጠን ፓስታ በማከም ጊዜ የፖሊመር ሬንጅ መቀነስ ላይ የተመሰረተ ነው። መቀነሱ የብር ቅንጣቶችን አንድ ላይ እና ከTCO ወለል ጋር ይጭናል። ይህ አካላዊ ቅንጣት-ወደ-ቅንጣት ንክኪ ከከፍተኛ ሙቀት ማቃጠል በሚፈጠረው የብረት ትስስር የበለጠ ከፍተኛ መከላከያ አለው።

ሁለተኛ፣ የTCO ሥራ ተግባር ከሥሩ ያለው ዶፕ የተደረገ አሞርፎስ ሲሊከን እና ከላይ ካለው የብረት ኤሌክትሮድ ጋር ተኳሃኝ መሆን አለበት። ትንሽ ኦክሳይድ ወይም የፌርሚ ደረጃ መሰካት በTCO-ብር መገናኛ ላይ ትንሽ የሾትኪ እንቅፋት ሊፈጥር ይችላል። ያ እንቅፋት ተከታታይ ተቃውሞን ይጨምራል እና የመሙያ ሁኔታን ይቀንሳል።

የፓስታ አቅራቢዎች የብር ቅንጣት ቅርፅን፣ የቅንጣት መጠን ስርጭትን እና ኦርጋኒክ ሙጫ ስርዓቶችን በማመቻቸት ምላሽ እየሰጡ ነው። የHJT ኢንዱስትሪ ዝቅተኛ የሙቀት መጠን የብር ፓስታ ወጪ እና አካላዊ ግንኙነት ውስንነቶችን ለማለፍ ከብር ነፃ የሆነ የመዳብ ኤሌክትሮፕላቲንግ እየፈለገ ነው። ኤሌክትሮፕላቲንግ በTCO ላይ ወይም በተወሰነ የዘር ንብርብር ላይ ጥቅጥቅ ያሉ፣ ንጹህ የመዳብ ፍርግርግ መስመሮችን ማደግ ይችላል፣ ይህም ዝቅተኛ ተቃውሞ ያለው የብረታ ብረት ግንኙነት ይፈጥራል፣ ይህም ወደ ተስማሚ ሁኔታ በጣም ቅርብ ነው።

BC: የኋላ ኤሌክትሮዶች ማይክሮሜትር-ልኬት ዳንስ

በፀሐይ ሴል አርክቴክቸር ክልል ውስጥ፣ የኋላ-ግንኙነት ቴክኖሎጂ በጣም ማራኪ ነገር ግን ለማምረት አስቸጋሪ ነው። BC አንድ የተወሰነ የንጥረ ነገር ቁሳቁስ አይደለም። እሱ የሕንፃ ጽንሰ-ሀሳብ ነው፣ ከኢንተርዲጂቴትድ የኋላ-ግንኙነት ሴል ወይም IBC እንደ መሰረታዊ ቅርጹ።

የP-type ዋፈር፣ የTOPCon መሰረት ያለው የግንኙነት መዋቅር፣ ወይም የHJT መዋቅር ቢጠቀምም፣ ዋናው መርህ አንድ ነው፡ ኤሚተሩ፣ የኋላ ገጽ መስክ፣ እና ሁሉም አዎንታዊ እና አሉታዊ የብረት ፍርግርግ መስመሮች ወደ ሴሉ የኋላ ክፍል ይዛወራሉ።

ሁሉንም ኤሌክትሮዶች ከብርሃን ገጽ ላይ ማስወገድ ግልጽ የሆነ የኦፕቲካል ጥቅም ይፈጥራል፡ ዜሮ የፊት ገጽ የብረት ጥላ። ጣቶች ወይም አውቶቡስ ባር የሚመጣውን ብርሃን ሳይዘጉ፣ ብዙ ፎቶኖች ወደ ሴሉ ውስጥ መግባት ይችላሉ። ከተለመዱት ባይፋሻል ሴሎች ጋር ሲነጻጸር፣ የBC ሴል የአጭር ዑደት የአሁኑ ጥግግት በግምት 7% ሊጨምር ይችላል።

በሞዱል ማምረቻ እና ማሸጊያ ደረጃ ላይ፣ BC ሴሎች ባህላዊውን የZ-ቅርጽ የፊት-ወደ-ኋላ የግንኙነት መንገድ በጠፍጣፋ የኋላ ገጽ ግንኙነት መተካት ይችላሉ። ይህ በፊት እና በኋላ ገጽታዎች መካከል ያለውን ሜካኒካል ጭንቀት ይቀንሳል እና ለማይክሮክራክ የመቋቋም አቅምን ያሻሽላል። ለምሳሌ፣ የLONGi HPBC ሴሎች የጠርዝ ጭንቀት ከተለመዱት የBC ያልሆኑ ሴሎች በ48% ያነሰ እንደሆነ ተዘግቧል፣ ይህም የተሻሻለ የረጅም ጊዜ አስተማማኝነትን ይደግፋል።

የፊት-ጎን የኦፕቲካል ትርፍ በጣም ውስብስብ በሆነ የኋላ-ጎን ኤሌክትሪካል ዲዛይን መከፈል አለበት። በተገደበው የኋላ ገጽ ላይ፣ የP-አይነት ኤሚተር ክልሎች እና የN-አይነት የኋላ-ገጽ-መስክ ክልሎች በተጨናነቀ ተለዋጭ ጣቶች ውስጥ ተደርድረዋል። የተለዩ ኤሌክትሮዶች በከፍተኛ ትክክለኛነት መቅረጽ አለባቸው። አወንታዊው ብረት ከከባድ ዶፕ ከተደረገው P-አይነት ክልል ጋር የኦህሚክ ንክኪ መፍጠር አለበት፣ አሉታዊው ብረት ደግሞ ከከባድ ዶፕ ከተደረገው N-አይነት ክልል ጋር መገናኘት አለበት።

ሶስት የምህንድስና ችግሮች ጎልተው ይታያሉ።

በመጀመሪያ፣ የፊት ገጽ ከአሁን በኋላ ኤሌክትሪክ ስለማይሰበስብ፣ ሁሉም የፎቶጄነሬትድ ቻርጅ አጓጓዦች በዋፈሩ ውፍረት ውስጥ መንቀሳቀስ አለባቸው ከዚያም ወደ ተገቢው የኋላ ንክኪ በሶስት አቅጣጫዎች ወደ ጎን መጓዝ አለባቸው። በአዎንታዊ እና አሉታዊ የኋላ ኤሌክትሮዶች መካከል ያለው ክፍተት በጣም ሰፊ ከሆነ፣ የቻርጅ አጓጓዥ መንገዶች ረዘም ያሉ ይሆናሉ። የመደባለቅ እድሉ ከፍ ይላል እና የጎን የጅምላ መከላከያ ይጨምራል።

በሁለተኛ ደረጃ፣ የጎን የትራንስፖርት ርቀትን ማሳጠር በጣም በቅርብ ርቀት የተከፋፈሉ አዎንታዊ እና አሉታዊ ኤሌክትሮዶችን ይጠይቃል። የሌዘር መክፈቻ ከስክሪን ህትመት ጋር፣ ወይም የኢንሱሌቲንግ-ማስክ እና የፎቶሊቶግራፊክ ሜታላይዜሽን፣ በማይክሮሜትር ደረጃ ትክክለኛነት መስተካከል አለባቸው። ትንሽ የፔስት ፍሰት ወይም የሌዘር መክፈቻ ልዩነት ጥቂት ማይክሮሜትሮች ብቻ የP-ጎን እና N-ጎን ብረቶችን በቀጥታ ሊያገናኝ ይችላል፣ ይህም ከባድ ሹንቲንግ ያስከትላል።

ሦስተኛ፣ ሁሉም አዎንታዊ እና አሉታዊ እውቂያዎች በኋለኛው ወለል ላይ በአካባቢያዊ ክልሎች ውስጥ ያተኮሩ ናቸው። አጠቃላይ ውጤታማ የብረት-ሴሚኮንዳክተር እውቂያ ቦታ በሁለቱም በኩል እውቂያዎችን ከሚጠቀም የተለመደ ሴል ያነሰ ሊሆን ይችላል። የፎቶ የሚፈጠር ጅረት ወደ እነዚህ የአካባቢ እውቂያ ነጥቦች ሲሰበሰብ፣ የአሁኑ ጥግግት በጣም ከፍተኛ ይሆናል። ትንሽ የእውቂያ ጉድለት እንኳን ወደ ከፍተኛ የመቋቋም እና የሙቀት ኪሳራ ሊስፋፋ ይችላል።

የመጨረሻው ጨዋታ፡ ከኦፕቲካል ቀረጻ ወደ ተሸካሚ አስተዳደር

የኢንዱስትሪው ትኩረት በኦህሚክ እውቂያ እና በእውቂያ መቋቋም ላይ በፎቶቮልታይክ ልማት ውስጥ ጥልቅ ለውጥን ያሳያል። ቅድሚያ የሚሰጠው ከማክሮስኮፒክ የፎቶን ቀረጻ ወደ ማይክሮስኮፒክ ተሸካሚ ተለዋዋጭ ሁኔታዎች ትክክለኛ ቁጥጥር እየተሸጋገረ ነው።

በ PERC በተያዘው አስርት ዓመታት ውስጥ፣ አብዛኛው የምርምር ጥረት የኋላ ኦፕቲካል ነጸብራቅን በመጨመር እና እንደ አልሙኒየም ኦክሳይድ ባሉ ቁሳቁሶች ማለስለስን በማሻሻል ላይ ያተኮረ ነበር። በ N-አይነት ዘመን፣ በቁሳቁስ ሳይንስ ውስጥ ያሉ እድገቶች የወለል ኬሚካላዊ ማለስለስን ወደ ተግባራዊ ገደቡ አቅርበዋል። ደካማው አገናኝ ተንቀሳቅሷል። የተመረጠ ተሸካሚ ማውጣት እና የድንበር ትራንስፖርት አሁን የመጨረሻውን አፈጻጸም በመወሰን ረገድ ትልቅ ሚና ይጫወታሉ።

የብረት-ይዘት ንክኪ መቋቋምን በበለጠ ውጤታማነት የሚፈቱ ኩባንያዎች እና የቴክኖሎጂ መድረኮች በዝቅተኛ ተከታታይ መቋቋም እና ከፍተኛ የመሙያ ምክንያት አማካኝነት ትርጉም ያለው የውጤታማነት እና የዋጋ ጥቅም መገንባት ይችላሉ።

TOPCon በ2024 የገበያ መስፋፋት በነባር PERC መስመሮች ተኳሃኝነት ብቻ አልተነዳም። የመሳሪያ አምራቾች እና የፓስታ አቅራቢዎች እንደ LECO ያሉ በሌዘር የታገዘ የንክኪ ሂደቶችን አሻሽለዋል፣ የዋሻ-ኦክሳይድ ማለፊያን ከዝቅተኛ መቋቋም ቅይጥ ንክኪ ምስረታ ጋር ለማመጣጠን የአካባቢ ኤሌክትሪክ እና የሙቀት ውጤቶችን በመጠቀም።

ወደፊት ስንመለከት፣ ያለማቋረጥ ከፍተኛ የብር ወጪዎች እና ዝቅተኛ የሙቀት መጠን የብር ፓስታ አካላዊ የመቋቋም ውስንነቶች የብር ቅነሳ እና የመዳብ ሽፋን ላይ ትኩረት እንዲደረግ እያደረጉ ነው። በሚመራ ፊልም ወይም ዘር ንብርብር ላይ ጥቅጥቅ ያለ መዳብ ኤሌክትሮኬሚካላዊ እድገት የብረት-ሜታልርጂካል ኦህሚክ ንክኪ መፍጠር እና የፍርግርግ ኤሌክትሪክ መቋቋምን ይቀንሳል።

የመጨረሻ ጦርነት በማይክሮሜትር-ልኬት በይነገጽ

የፀሐይ ሴሎች ለደካማ ንክኪ በጣም ስሜታዊ ናቸው ምክንያቱም የኤሌክትሮድ በይነገጽ በፎቶቮልታይክ የኃይል ልወጣ ዑደት ውስጥ የመጨረሻው እና በጣም አስቸጋሪው ደረጃ ነው።

TOPCon የሙቀት ማቃጠያ ሁኔታዎችን ከ1-2 ናኖሜትር ውፍረት ባለው የዋሻ ኦክሳይድ ትክክለኛነት ላይ ያስተካክላል፣ LECO ደግሞ እጅግ የተተረጎመ የግንኙነት ማመቻቸት ሂደት ነው። HJT በዝቅተኛ የሙቀት መጠን በሚሰራ ኮንዳክቲቭ ፓስት እና ግልጽ ኮንዳክቲቭ ኦክሳይድ መካከል አስተማማኝ ግንኙነት መፍጠር አለበት፣ ከ200°C ክፍል የሙቀት ገደብ በታች ሆኖ። BC ሴሎች ሁለቱንም የፖላሪቲ አይነቶች በኋለኛው ወለል ላይ ያስቀምጣሉ እና በማይክሮሜትር ደረጃ የተቀረጸ ንድፍ ይፈልጋሉ፣ ይህም ከሹንቲንግ ትንሽ የአሰላለፍ ስህተት ብቻ የራቀ ነው።

እነዚህ ትላልቅ የኢንዱስትሪ ጥረቶች ወደ አንድ የሴሚኮንዳክተር ዓላማ ያመለክታሉ፡ የሾትኪ ማገጃውን ማፈን፣ ውጤታማ የኦህሚክ ግንኙነት መመስረት እና የግንኙነት መቋቋምን ወደ ዜሮ በተቻለ መጠን መቀነስ።

ክሪስታላይን የሲሊኮን ሴል ቴክኖሎጂ ወደ 29.43% የንድፈ ሃሳባዊ ገደብ ረጅም አቀራረቡን ሲቀጥል፣ አንድ ህግ ለመተው አስቸጋሪ ነው፡ የግንኙነት በይነገጹን ይቆጣጠሩ፣ እና የብቃት ጣሪያውን ይቆጣጠራሉ።

የOoitech እይታ

የእውነተኛው የምርት ፈተና በቀላሉ ጠባብ የፍርግርግ መስመሮችን ማተም ወይም ሌላ የማለፊያ ንብርብር መጨመር አይደለም። ሜታላይዜሽን እንደ ሙሉ ሴል እና ሞዱል ሂደት አካል ሆኖ ማመቻቸት አለበት፣ ምክንያቱም በእውቂያ መቋቋም ላይ ያለ ትንሽ ለውጥ የመሙያ ሁኔታን፣ የሙቀት ባህሪን፣ የሽያጭ ወጥነትን እና የመጨረሻውን የሞዱል ኃይል ሊነካ ይችላል። TOPCon፣ HJT እና BC ዲዛይኖች እየተሻሻሉ ሲሄዱ፣ የእውቂያ-ሂደት ቁጥጥር እና አስተማማኝ የኤሌክትሪክ ምርመራ ልክ እንደ ርዕስ ሴል ውጤታማነት አስፈላጊ ይሆናሉ።