Wprowadzenie

Monokrystaliczne ogniwa słoneczne N-type TOPCon stały się jedną z najbardziej obiecujących technologii wysokiej wydajności w przemyśle fotowoltaicznym. Ich produkcja obejmuje długi łańcuch starannie kontrolowanych etapów, w tym teksturowanie, dyfuzję boru, laser SE, wyżarzanie, polerowanie alkaliczne, PE-poly, wyżarzanie, czyszczenie RCA, powlekanie, metalizację oraz końcowe testowanie i sortowanie. W tym artykule omawiamy każdy główny etap procesu i wyjaśniamy, dlaczego jest ważny.

1. Teksturowanie (TEX)

Cel teksturowania

Celem teksturowania jest usunięcie warstwy uszkodzeń mechanicznych z powierzchni płytki i utworzenie teksturowanej powierzchni w kształcie piramid, która zwiększa absorpcję światła. Poprzez zmniejszenie odbicia powierzchniowego poprawia się prąd zwarciowy (Isc), co ostatecznie podnosi wydajność konwersji fotoelektrycznej ogniwa.

Trawienie mokre jest obecnie głównym procesem teksturowania. Jony metali, warstwy uszkodzeń i inne zanieczyszczenia na powierzchni płytki działają jako centra rekombinacji. Ponieważ oddzielone elektrony i dziury muszą przemieszczać się i być zbierane na powierzchni płytki, te centra rekombinacji skracają czas życia nośników mniejszościowych, powodując rekombinację nośników zanim zostaną wyprowadzone jako prąd zewnętrzny. Warstwy tlenków powierzchniowych i zanieczyszczenia organiczne wpływają również na jakość osadzania i pasywacji warstw AlOx i SiNx, dlatego dokładne czyszczenie powierzchni jest krytyczne i bezpośrednio wpływa na wydajność ogniwa.

Zasada reakcji

Teksturowanie opiera się na anizotropowym trawieniu krzemu krystalicznego, gdzie niskostężony roztwór alkaliczny z dodatkami trawi różne orientacje kryształów z różną szybkością. Szybkość trawienia na płaszczyznach (110) i (100) jest znacznie większa niż na płaszczyźnie (111). Po odpowiednim czasie trawienia na powierzchni monokrystalicznej płytki pozostają cztery struktury „piramid” złożone z płaszczyzn (111).

Układ atomów różni się w zależności od płaszczyzny kryształu, co prowadzi do różnych szybkości trawienia:

• Płaszczyzna (100): stosunkowo luźne ułożenie atomów z większą liczbą odsłoniętych wiązań chemicznych, co daje największą szybkość trawienia.

• Płaszczyzna (110): gęstość atomowa pomiędzy (100) a (111), z szybkością trawienia większą, ale nieco niższą niż dla (100).

• Płaszczyzna (111): najbardziej gęste upakowanie atomów, wiązania chemiczne trudne do zaatakowania, co daje najmniejszą szybkość trawienia.

Rola dodatków do teksturowania

Dodatki obniżają napięcie powierzchniowe krzemu, wspomagają uwalnianie pęcherzyków wodoru powstających podczas reakcji i sprawiają, że piramidy są bardziej jednolite. Poprawiają zwilżanie powierzchni płytki przez roztwór reakcyjny, osłabiają siłę trawienia roztworu NaOH, zwiększają liczbę punktów zarodkowania i gęstość zarodkowania oraz wspomagają tworzenie dużej liczby małych piramid. Ogólnie rzecz biorąc, właściwości dodatku mają najbardziej bezpośredni wpływ na teksturowaną powierzchnię piramid.

Przebieg procesu

Sekwencja teksturowania zazwyczaj obejmuje: czyszczenie wstępne za pomocą NaOH i H2O2 (wspomagane czyszczeniem ultradźwiękowym w temperaturze 60°C, a następnie płukanie czystą wodą) w celu usunięcia substancji organicznych, zanieczyszczeń metalicznych i uszkodzeń po piłowaniu; alkaliczne teksturowanie przy użyciu około 0,6% NaOH i 0,4% dodatku w temperaturze 82°C przez 420 sekund w celu utworzenia tekstury piramid; czyszczenie końcowe w celu usunięcia pozostałości organicznych; czyszczenie kwasem przy użyciu rozcieńczonego kwasu (3,15% HCl + 7,1% HF) w celu zneutralizowania pozostałości alkalicznych i usunięcia warstwy tlenkowej; powolne wyciąganie w celu wstępnego odwodnienia, aby usunąć warstwę wody za pomocą napięcia powierzchniowego; i na koniec suszenie gorącym powietrzem o temperaturze 90°C.

2. Dyfuzja boru (B Diff)

Cel

W wysokiej temperaturze atomy boru dyfundują do powierzchni płytki typu N, tworząc złącze PN. Wbudowane pole złącza PN rozdziela generowane fotonośniki, aby wyprowadzić prąd na zewnątrz. Płytki typu P, o wysokiej koncentracji dziur, wykorzystują domieszkowanie fosforem do tworzenia złącza; płytki typu N, o wysokiej koncentracji elektronów, wykorzystują domieszkowanie borem.

Zasada procesu

Trichlorek boru (BCl3) przechodzi przez rurę kwarcową w temperaturze 800-900°C i reaguje z tlenem, tworząc B2O3, który osadza się na powierzchni płytki z gazem nośnym azotem i reaguje z krzemem, generując atomy boru, tworząc warstwę borokrzemianową (BSG). Atomy boru następnie dyfundują do płytki, tworząc złącze PN. BCl3 jest bezbarwną, dymiącą cieczą lub gazem o gęstości 1,35 kg/m3, temperaturze topnienia -107,3°C i temperaturze wrzenia 12,5°C. Jest niepalny, drażniący i ostry, rozkłada się w wodzie, tworząc chlorowodór i kwas borowy z wydzieleniem znacznej ilości ciepła. Produkt pośredni B2O3 o temperaturze topnienia 450°C i temperaturze wrzenia 1860°C pozostaje ciekły przez cały proces i jest silnie korozyjny dla elementów kwarcowych.

Dyfuzja boru jest trudniejsza niż dyfuzja fosforu, dlatego ścieżka TOPCon stawia wyższe wymagania sprzętowi, w tym wyższą jednorodność, wyższe temperatury dyfuzji (zwykle powyżej 1000°C) i dłuższe czasy dyfuzji (tworzenie warstwy często trwa do 240 minut), co zwiększa koszty sprzętu i produkcji na etapie formowania złącza.

Przebieg procesu

Dyfuzja prowadzona jest na dwa sposoby. Dyfuzja wstępna (etap osadzania BSG) wykorzystuje niższą temperaturę i utrzymuje płytkę w nasyconej atmosferze zanieczyszczeń, więc stężenie zanieczyszczeń na powierzchni pozostaje stałe; nazywa się to dyfuzją ze stałym źródłem powierzchniowym. Dyfuzja redystrybucyjna wypycha bor z BSG do płytki w wyższej temperaturze w atmosferze bogatej w tlen, bez zewnętrznych zanieczyszczeń; tutaj stężenie powierzchniowe zmienia się w czasie, co nazywa się dyfuzją z ograniczonym źródłem powierzchniowym, z rozkładem Gaussa.

Typowe etapy procesu to: pompowanie próżniowe w celu osiągnięcia niskiego ciśnienia; ogrzewanie do temperatury dyfuzji (800-900°C); utrzymywanie temperatury przy dalszym obniżaniu ciśnienia; wykrywanie nieszczelności pod niskim ciśnieniem; wstępne utlenianie w celu utworzenia warstwy SiO2 o grubości 1 nm, aby spowolnić kolejny etap dyfuzji i uczynić dyfuzję boru bardziej jednorodną; dyfuzja/osadzanie przez wprowadzenie źródła boru w celu aktywnego osadzania wstępnego i pasywnego wdmuchiwania; dalsze ogrzewanie powyżej 900°C w celu zwiększenia szybkości i głębokości dyfuzji; końcowe utlenianie w celu utworzenia warstwy SiO2 o grubości ponad 100 nm w celu kontrolowania zawartości boru, pogłębienia złącza, utworzenia warstwy ochronnej i getterowania zanieczyszczeń podłoża; chłodzenie do bezpiecznej temperatury otwierania rury; i przełamanie próżni za pomocą N2 w celu przywrócenia ciśnienia atmosferycznego.

3. Usuwanie BSG i trawienie alkaliczne

Usuwanie BSG

Po dyfuzji boru tylna strona i krawędzie płytki pokryte są grubą warstwą BSG (40-100 nm tlenku). Ta warstwa szkła borokrzemowego negatywnie wpływa na kolejne procesy i może powodować upływy złącza PN, dlatego po domieszkowaniu wymagane jest trawienie chemiczne i czyszczenie. Przed trawieniem alkalicznym, jednostronny proces HF w linii usuwa BSG z tyłu i krawędzi, podczas gdy przednia warstwa BSG jest zachowana jako maska podczas trawienia alkalicznego, chroniąc przednią strukturę.

Płytka najpierw wchodzi do urządzenia do czyszczenia HF w linii, gdzie około 60% HF rozpuszcza tylne BSG w roztworze, podczas gdy warstwa wody chroni przednie BSG, a następnie następuje około 0,5 minuty płukania czystą wodą. Sekwencja obejmuje: nałożenie warstwy wody wykorzystującej hydrofilowość SiO2 w celu ochrony przedniego BSG; trawienie HF tylnego i krawędziowego BSG; krok z pistoletem wodnym w celu odświeżenia potencjalnie zanieczyszczonej warstwy wody; mycie wodą w celu usunięcia resztkowego HF; czyszczenie kwasem w celu usunięcia resztkowych jonów zanieczyszczeń; oraz suszenie przedniej warstwy wody.

Trawienie alkaliczne

Celem trawienia alkalicznego jest usunięcie złącza PN z tyłu i krawędzi, aby zapobiec upływom, oraz stworzenie jednolitej, czystej morfologii tylnej strony w przygotowaniu do pasywacji tylnej.

Istnieją dwa główne podejścia. Wtórne teksturowanie jest podobne w zasadzie do pierwszego teksturowania, ale dodatek musi zmniejszyć szybkość reakcji między BSG a alkaliami. Polerowanie alkaliczne wykorzystuje wysokie stężenie alkaliów i dodatki, aby przyspieszyć reakcję alkaliów z krzemem, osłabić charakterystykę anizotropowego trawienia i uzyskać silnie odbijającą morfologię polerowaną. Dodatek do trawienia alkalicznego chroni przednie BSG, obniża jego szybkość reakcji z alkaliami, aby zapobiec nadmiernemu trawieniu, utrzymuje BSG jako maskę do późniejszych etapów, obniża napięcie powierzchniowe, aby uwalniać pęcherzyki wodoru, poprawia zwilżanie i zwiększa gęstość zarodkowania.

4. Osadzanie i powlekanie

Ten etap osadza tlenek tunelowy (TOX), warstwę polikrzemu i maskę. Osadzanie odbywa się głównie w fazie gazowej próżniowej i można je podzielić na fizyczne osadzanie z fazy gazowej (PVD), chemiczne osadzanie z fazy gazowej (CVD) i osadzanie warstw atomowych (ALD). PVD odparowuje źródło materiału na atomy, cząsteczki lub jony i osadza je na podłożu pod niskim ciśnieniem; CVD wytwarza osady poprzez reakcje chemiczne na podłożu; a ALD osadza materiał warstwa po warstwie jako pojedyncze warstwy atomowe.

Warstwa tlenku tunelowego (TOX)

Warstwa tlenku tunelowego opiera się na efekcie tunelowania kwantowego, wykorzystując ultracienki tlenek (zwykle 1-2 nm) jako barierę. Pomiędzy krzemowym podłożem typu n a domieszkowaną warstwą polikrzemu umożliwia selektywny transport nośników: elektrony (nośniki większościowe) tunelują przez tlenek do warstwy polikrzemu, podczas gdy dziury (nośniki mniejszościowe) napotykają wyższą barierę energetyczną (około 4,5-4,8 eV) i są blokowane. Tworzy również wygięcie pasm i pasywację polową, gdzie różnica pracy wyjścia między domieszkowanym polikrzemem a podłożem wygina pasma energetyczne na granicy faz i tworzy pole elektrostatyczne, które zwiększa liczbę nośników większościowych i odpycha nośniki mniejszościowe, dodatkowo redukując rekombinację na granicy faz.

Tlenek można przygotować przez utlenianie termiczne (kompatybilne z LPCVD) lub przez PECVD, PEALD i utlenianie termiczne (kompatybilne z PECVD). Pod względem gęstości warstwy, PEALD zapewnia najlepszą pasywację, ale przy wyższych kosztach sprzętu, podczas gdy utlenianie termiczne i PECVD oferują lepszą ekonomikę. ALD daje zwykle około 0,7 nm, utlenianie termiczne około 1,3 nm, a mechanizm tunelowania jest ogólnie osiągany przy grubościach poniżej 1,6 nm. LPCVD jest bardziej dojrzałe, z zaletami takimi jak prosta kontrola i wysoka jakość warstwy, ale ma tendencję do tworzenia otaczającej domieszkowanej warstwy polikrzemu na przedniej krawędzi, którą trzeba usunąć, oraz ma niską szybkość osadzania. PECVD polikrzemu to nowsza technologia z szybszym osadzaniem, domieszkowaniem in-situ i mniejszym otaczaniem, ale jej dojrzałość wymaga jeszcze poprawy i może cierpieć z powodu pyłu, wysokiej zawartości wodoru i tworzenia się pęcherzy podczas wygrzewania w wysokiej temperaturze.

Warstwa polikrzemu

Polikrzem (Poly) składa się z niezliczonych maleńkich ziaren krzemu, o rozmiarach ziaren zwykle od kilkudziesięciu do kilkuset nanometrów, z granicami ziaren między nimi. Warstwa polikrzemu jest zwykle domieszkowana fosforem, tworząc silnie domieszkowany polikrzem typu n, co poprawia przewodność, umożliwia selektywny transport nośników i tworzy dobry kontakt omowy z podłożem.

Proces wytwarzania poli-Si obejmuje zarówno osadzanie, jak i domieszkowanie. Osadzanie odbywa się głównie za pomocą LPCVD lub PECVD o grubości około 100-150 nm; warstwa amorficzna zmienia krystaliczność podczas wygrzewania, przechodząc z mieszanej fazy mikrokrystaliczno-amorficznej w polikrystaliczną i aktywując pasywację. W przypadku domieszkowania, LPCVD zwykle najpierw osadza warstwę niezdomieszkowanego poli-Si, a następnie przeprowadza domieszkowanie fosforem za pomocą pieca dyfuzyjnego lub implantacji jonów (domieszkowanie ex-situ), ponieważ domieszkowanie podczas powolnego osadzania LPCVD spowolniłoby je jeszcze bardziej. PECVD ma wyższą wydajność warstwy i może przeprowadzić domieszkowanie fosforem podczas nakładania powłoki (domieszkowanie in-situ). LPCVD, główna technologia dla poli-Si, działa poprzez termiczny rozkład silanu (SiH4) na atomy krzemu, które osadzają się w warstwie. Należy pamiętać, że grubszy poli-Si powoduje poważniejsze straty FCA (pasożytnicze) i większe straty prądu zwarciowego, a wyższe domieszkowanie fosforem zwiększa absorpcję FCA i straty prądu.

Warstwa maskująca

Warstwa maskująca to zwykle warstwa SiO2 o grubości około 10 nm, wyhodowana po osadzeniu poli-Si w celu ochrony tylnej struktury, głównie zapobiegająca trawieniu warstwy poli-Si w kolejnych procesach mokrych. Aby zapewnić, że tylna struktura nie zostanie uszkodzona w wannowym urządzeniu mokrym, po procesie poli na tylnej powierzchni wyhodowuje się maskę SiOx (około 10 nm) przy użyciu silanu i podtlenku azotu (uwaga: silan i tlen niosą ryzyko wybuchu w środowiskach niepróżniowych).

Kroki procesu to: próżniowe podgrzewanie wstępne w celu doprowadzenia płytki do wymaganej temperatury; wstępne osadzanie niezdomieszkowanego źródła krzemu (tylko gaz, bez RF, w celu równomiernego wypełnienia rury i ustabilizowania ciśnienia); osadzanie niezdomieszkowanego źródła krzemu (RF włączone, w celu osadzenia niedomieszkowanej warstwy, która blokuje i buforuje fosfor z domieszkowanego poli); wstępne osadzanie domieszkowanego źródła krzemu (tylko gaz); osadzanie domieszkowanego źródła krzemu (RF włączone, w celu osadzenia domieszkowanej fosforem warstwy poli); formowanie maski tlenkowej przez PECVD SiOx; oraz przedmuchiwanie N2/Ar w celu wypchnięcia SiH4 i N2O z rury, aby zapobiec spalaniu przy otwieraniu drzwi pieca.

5. Wygrzewanie

Celem wygrzewania jest przekształcenie amorficznego krzemu wyhodowanego metodą PECVD w polikrystaliczny krzem, aktywacja atomów fosforu i pogłębienie złącza oraz utworzenie otworów. Proces wprowadza BN2 (azotek boru) i powoli nagrzewa do 890-920°C, gdzie BN2 jest wpuszczany w wysokiej temperaturze, aby aktywować atomy fosforu w warstwie poli i uzyskać efektywne domieszkowanie.

Istnieje zależność między wyżarzaniem a TOX: przy niezmienionym tlenku tunelowym, podniesienie temperatury wyżarzania powoduje powstawanie większej liczby otworów i dyfuzję do wewnątrz, obniżając rezystywność kontaktową i poprawiając FF, przy jednoczesnym spełnieniu wymagań dotyczących pasywacji; przy tej samej temperaturze wyżarzania, grubszy tlenek tunelowy powoduje powstawanie większej liczby otworów i dyfuzję do wewnątrz oraz wyższy prąd nasycenia.

6. Usuwanie PSG i czyszczenie RCA

Podczas osadzania warstwy n+-poly-Si metodą PEALD, na przedniej stronie płytki tworzy się lokalna warstwa n+-poly, pokryta cienką warstwą maski (SiOx). Jednostronne HF usuwa SiOx, a następnie kąpiel alkaliczna usuwa przednią warstwę n+-poly-Si. Płytka przechodzi kolejno przez zbiornik trawiący, zbiornik alkaliczny i zbiornik czyszczący w celu przeprowadzenia reakcji chemicznych, a następnie jest suszona.

Celem RCA jest usunięcie obwodowego osadu i wykonanie trawienia krawędzi w celu zapobieżenia upływom krawędziowym, a także oczyszczenie płytki poprzez usunięcie przedniego i tylnego BSG oraz maski i odwodnienie jej w przygotowaniu do przednich i tylnych warstw pasywacyjnych. Ponieważ poly to krzem polikrystaliczny, usuwanie obwodowego osadu wykorzystuje polerowanie alkaliczne z wysokim stężeniem alkaliów i dodatkami.

Dodatki RCA oczyszczają substancje nieorganiczne i produkty resztkowe, poprawiając zwilżanie powierzchni, działają jako katalizatory reakcji przyspieszające wiązanie OH- z krzemem i przyspieszające trawienie obwodowe i krawędziowe, oraz zmniejszają szybkość trawienia alkalicznego dwutlenku krzemu, chroniąc przedni BSG i tylną maskę przed nadmiernym trawieniem.

Kroki procesu to: inline HF w celu usunięcia PSG utworzonego na przedniej stronie i krawędziach po wyżarzaniu N2, przy jednoczesnym zachowaniu tylnego PSG w celu ochrony tylnego poly; polerowanie alkaliczne z NaOH i dodatkiem w celu usunięcia nadmiaru przedniego i krawędziowego poly; mycie alkaliczne w celu usunięcia resztkowych dodatków i zanieczyszczeń; czyszczenie kwasem w celu zneutralizowania resztkowych alkaliów i usunięcia jonów metali; powolne wyciąganie przy użyciu dejonizowanej wody o temperaturze pokojowej z robotem, aby zapobiec plamom wodnym; oraz suszenie w temperaturze 90°C, aby zapobiec pozostawaniu cieczy na płytkach i nośnikach.

7. ALD (Atomic Layer Deposition)

Osadzanie warstw atomowych (ALD) nanosi materiał jako pojedyncze warstwy atomowe na podłoże i charakteryzuje się samoorganiczającym charakterem, który jest podstawą ALD. Poprzez odstępy czasowe lub przestrzenne podłoże jest naprzemiennie wystawiane na działanie różnych prekursorów. Gdy podłoże znajduje się w atmosferze prekursora A, A jest chemicznie adsorbowane na powierzchni aż do nasycenia, a następnie zatrzymuje się; po wystawieniu na działanie prekursora B, B reaguje z już zaadsorbowanym A, wytwarzając produkty uboczne, aż do całkowitego zużycia pierwszego prekursora i automatycznego zatrzymania reakcji, tworząc wymaganą warstwę atomową. ALD powtarza tę reakcję, aby zbudować pożądaną warstwę.

Na tylnej stronie płytki pasywacja AlOx zmniejsza szybkość rekombinacji na tylnej powierzchni. Tlenek glinu przenosi stałe ładunki ujemne znajdujące się bezpośrednio na granicy między tlenkiem glinu a tlenkiem krzemu na powierzchni płytki; ten wysoki gęstość ładunku ujemnego zapewnia skuteczną pasywację polową. Tlenek glinu zapewnia również doskonałą pasywację chemiczną, nasycając wiszące wiązania na powierzchni krystalicznego krzemu i zmniejszając gęstość stanów międzyfazowych.

Etapy procesu to: wstępne osadzanie (tylko gaz, bez RF, równomierne wypełnienie rury i stabilizacja ciśnienia, utrzymywane krótko, aby uniknąć marnowania gazu i zagrożeń bezpieczeństwa); osadzanie (RF włączone, z TMA tworzącym plazmę, która reaguje z powierzchnią, tworząc AlOx, następnie przedmuchiwanie gazem obojętnym, powtarzane przez 40 cykli); oraz przedmuchiwanie Ar w celu wypchnięcia TMA i O2 z rury, aby zapobiec spalaniu TMA podczas otwierania drzwi pieca.

8. Azotek krzemu (SiNx) przedni i tylny

Powłoka SiNx spełnia kilka celów. Chroni powierzchnię ogniwa, ponieważ azotek krzemu ma bardzo wysoką wytrzymałość, wytrzymującą do 1200°C, doskonałą odporność chemiczną na prawie wszystkie nieorganiczne kwasy i NaOH poniżej 30%, oraz jest wysokowydajnym izolatorem elektrycznym. Zapewnia antyrefleksję, z optymalnym współczynnikiem załamania dla pojedynczej warstwy wynoszącym 1,96 w powietrzu; zwiększenie zawartości krzemu wzmacnia pasywację powierzchni, a literatura podaje, że prędkość rekombinacji powierzchniowej spada poniżej 20 cm/s przy współczynniku załamania 2,3, a najlepsza pasywacja objętościowa występuje między 2,1 a 2,3. Zapobiega również utlenianiu dzięki swojej gęstej strukturze. Pasywacja emitera przedniego TOPCon wykorzystuje głównie tlenek glinu plus warstwę SiNx:H, podczas gdy pasywacja tylna wykorzystuje głównie polikrzem.

Mechanizm pasywacji SiNx działa na dwa sposoby. Pasywacja chemiczna zmniejsza gęstość defektów na granicy faz poprzez redukcję wiązań wiszących, albo przez wytworzenie warstwy powierzchniowej, która daje atomom wystarczająco dużo czasu i energii do nasycenia wiązań wiszących, albo przez osadzenie bogatej w wodór warstwy dielektrycznej i uwolnienie wodoru podczas spiekania, aby związał się z wiązaniami wiszącymi. Pasywacja polowa zmniejsza liczbę nośników mniejszościowych docierających do powierzchni poprzez wytworzenie pola elektrycznego w pobliżu powierzchni, które odpycha nośniki o tym samym znaku, co osiąga się przez obniżenie wysokiego stężenia domieszek na powierzchni lub dodanie warstwy dielektrycznej z wysokim ładunkiem stałym.

Etapy procesu SiNx to: wstępne osadzanie (tylko gaz, bez RF, wypełnienie rury i stabilizacja ciśnienia); osadzanie 1-2-3 (RF włączone, wprowadzanie SiH4 i NH3 w celu utworzenia trzech warstw SiNx o stopniowo malejącym stosunku Si-N, ponieważ wyższy stosunek Si-N daje wyższy współczynnik załamania); osadzanie 4 (RF włączone, SiH4, O2 i NH3 tworzące warstwę SiONx); osadzanie 5 (RF włączone, SiH4 i O2 tworzące warstwę SiO2); oraz przedmuchiwanie N2 linii i rury w celu usunięcia gazu reaktywnego i zapobieżenia wybuchowi SiH4 przy otwieraniu drzwi pieca.

9. Sitodruk (Metalizacja)

Po teksturowaniu, dyfuzji i powlekaniu, które kończą złącze PN i pasywację, ogniwo może generować prąd pod wpływem światła. Aby wydobyć i zebrać ten prąd, na powierzchni ogniwa drukuje się przednie i tylne elektrody, zwykle poprzez sitodruk, suszenie i spiekanie.

System sitodruku składa się z pięciu elementów: rakla, pasty, sita, podłoża (wafla) i platformy drukującej. Odpowiednie właściwości drukarskie pasty (lepkość, zdolność do ścinania) są warunkiem wstępnym do masowego druku na dużą skalę, a liczba oczek sita, średnica drutu i zaprojektowana szerokość linii w dużej mierze determinują wydrukowaną morfologię. W trakcie pracy pasta przechodzi przez wzorzyste otwory sita, a rakla przykłada nacisk, przesuwając się po sicie, wyciskając pastę z otworów wzoru na wafel. Lepkość pasty utrzymuje ją w zakresie, a rakla utrzymuje liniowy kontakt z sitem i podłożem, a linia kontaktu przesuwa się wraz z raklą, aby zakończyć suw druku.

Pasta musi zapewniać doskonałą drukowność do produkcji masowej, dobry kontakt omowy z emiterem dla niskiej rezystywności kontaktowej i wyższego FF, minimalne uszkodzenie emitera w celu ograniczenia strat Voc spowodowanych metalizacją oraz jak najniższą rezystywność objętościową, aby zmniejszyć straty prądu. Etapy procesu to: suszenie w celu odparowania substancji organicznych w paście; wstępne spiekanie w celu stopienia szkliwa, rozpuszczenia cząstek srebra i otwarcia warstwy pasywacyjnej; spiekanie w celu rozpuszczenia większej ilości metalu w szkle i związania go; oraz chłodzenie, aby metal rozpuszczony w szkle wytrącił się na powierzchni, tworząc kontakt omowy między metalem a półprzewodnikiem.

Podsumowanie

Proces produkcji TOPCon to precyzyjna sekwencja etapów teksturowania, domieszkowania, pasywacji, osadzania, wygrzewania i metalizacji, z których każdy jest zaprojektowany tak, aby maksymalizować selektywność nośników i minimalizować rekombinację dla wyższej wydajności konwersji.

Opinia ooitech: ooitech uważa, że wysoka wydajność TOPCon wynika z synergii technologii tlenku tunelowego i pasywowanego kontaktu, gdzie każdy etap czyszczenia, osadzania i wygrzewania współpracuje, aby przesuwać granice selektywności nośników i pasywacji powierzchni.