ขั้นตอนเลเซอร์ขั้นตอนเดียวทำให้ซิลเวอร์เพสต์ด้านหน้าทั้งหมดต้องเปลี่ยนสูตรอย่างไร

บทนำ

ก่อนปี 2024 ซิลเวอร์เพสต์ด้านหน้าของ TOPCon ส่วนใหญ่จะเจืออะลูมิเนียม อะลูมิเนียมช่วยเผาทะลุชั้นไดอิเล็กทริก ช่วยลดความต้านทานหน้าสัมผัส และทุกคนก็ใช้กันอย่างราบรื่น จากนั้น LECO ก็เข้ามาและเปลี่ยนภาพทั้งหมด ซิลเวอร์เพสต์ไร้อะลูมิเนียมกลายเป็นผู้นำแทบจะข้ามคืน และเพสต์ที่เจืออะลูมิเนียมก็ลดบทบาทลงเป็นเพียงตัวช่วย หลังจากนั้นทุกคนก็ทุ่มเทไปกับแนวทางไร้อะลูมิเนียม ขัดเกลาสูตรเพสต์ การออกแบบโมเลกุล และการทำงานร่วมกันของกระบวนการ

แล้วทำไมกระบวนการเลเซอร์เพียงขั้นตอนเดียวถึงเขย่าสูตรซิลเวอร์เพสต์ได้ขนาดนั้น? ในสายการผลิต หลายคนรู้ว่ามันเกิดขึ้น แต่ไม่รู้ว่าทำไม เข้าใจตรงนี้ คุณจะเข้าใจการเผาแบบซินเทอร์ริ่งด้านหน้าของ TOPCon อย่างแท้จริง

การทำโลหะด้านหน้าของ TOPCon กำลังเปลี่ยนจาก "วัสดุควบคุมหน้าสัมผัส" ไปเป็น "วัสดุ เลเซอร์ อีมิตเตอร์ และฟิงเกอร์ร่วมกันแบ่งงาน"

เริ่มจากโครงสร้างด้านหน้า

ลองดูโครงสร้าง TOPCon ทั่วไป ด้านหน้ามักจะเป็นชั้นฟิล์มไดอิเล็กทริกหลายชั้น เช่น SiOx, SiNx, AlOx บางกระบวนการก็เพิ่มชั้นฟังก์ชันอย่าง SiOxNy และสแตกที่แน่นอนจะแตกต่างกันไปตามผู้ผลิต ใต้ชั้นทั้งหมดนั้นคืออีมิตเตอร์ที่กระจายโบรอน ซึ่งมีความลึกของรอยต่อเพียง 0.8 ถึง 1 ไมครอน

แก้วฟริตในซิลเวอร์เพสต์ต้อง "กัดกิน" ผ่านชั้นฟิล์มไดอิเล็กทริกเหล่านี้ทีละชั้นภายในไม่กี่วินาทีของการเผา เพื่อที่จะหยั่งรากบนพื้นผิวอีมิตเตอร์ หลายชั้น หลายด่าน แต่ละชั้นมีองค์ประกอบ ความหนา และความหนาแน่นต่างกัน สำหรับแก้วฟริตแล้ว ชั้นเหล่านี้เปรียบเสมือนอาหารหลายจาน แต่ละจานต้องใช้ความร้อนของตัวเอง นี่คือเหตุผลเชิงโครงสร้างที่ทำให้หน้าต่างการเผาด้านหน้า TOPCon แคบโดยธรรมชาติ: คุณไม่ได้เผาฟิล์มชั้นเดียว แต่กำลังเผาหลายชั้น

ยุคที่เจืออะลูมิเนียม: อะลูมิเนียมเป็นดาบสองคม

เงินซิลเวอร์เพสต์เชื่อมต่อกับซิลิคอนได้อย่างไร? คร่าวๆ ก็ประมาณนี้ แก้วฟริตจะละลายและกัดชั้นฟิล์มไดอิเล็กทริกเปิดออกทีละชั้น เมื่อเกิน 650°C เงินจะเริ่มละลายลงในแก้วหลอมเหลว ย้อนกลับไปในปี 2016 NREL และ SLAC ถ่ายภาพสดด้วยรังสีเอกซ์แบบ in-situ: ที่ 700°C ในเวลาเพียง 10 วินาที เงิน 70% ละลายลงในเฟสแก้ว ไอออนเงินที่ละลายจะตามแก้วไปยังพื้นผิวอิมิตเตอร์ ทำปฏิกิริยากับซิลิคอนในปฏิกิริยารีดอกซ์ และตกตะกอนกลับเป็นเงินโลหะ เติบโตเป็นแถวของ "หนามเงิน" เมื่อเย็นตัวลง ผลึกเงินขนาดไม่กี่นาโนเมตรจะตกตะกอนภายในแก้ว ก่อตัวเป็นช่องนำไฟฟ้าที่นำกระแสออกมา

พูดง่ายๆ คือ: การเผาด้านหน้าคือการปล่อยให้เงินเดินผ่านแก้ว และหยั่งรากภายในอิมิตเตอร์

ในกระบวนการนี้ บทบาทของอะลูมิเนียมมีจริงมาก มันช่วยเผาทะลุชั้นไดอิเล็กทริก และกดความต้านทานการสัมผัสลง แต่อะลูมิเนียมก็ปลูกกับระเบิดด้วย ความลึกของรอยต่ออิมิตเตอร์โบรอนมีเพียง 0.8 ถึง 1 ไมครอน หนามเงินต้องเจาะลึกพอที่จะสร้างการสัมผัสความต้านทานต่ำ แต่ต้องไม่ทะลุผ่านรอยต่อ p-n อะลูมิเนียมเปลี่ยนปฏิกิริยาเฟสแก้ว การกัดส่วนเชื่อมต่อ และพฤติกรรมการตกตะกอนของโลหะ ภายใต้ระบบกระบวนการบางอย่าง การมีส่วนร่วมของอะลูมิเนียมมากเกินไปอาจเพิ่มความเสี่ยงของการเผาเกินที่จุดสัมผัสและความเสียหายต่ออิมิตเตอร์ และหนี้เสียของอะลูมิเนียมไม่ได้มีแค่บัญชีพาสซิเวชันนี้ ในระหว่างการเผาที่อุณหภูมิสูง ฟิงเกอร์โลหะจะยุบตัวและแผ่กว้างขึ้น หลังการเผาฟิงเกอร์จะกว้างขึ้นและสั้นลง พื้นที่บังแสงเพิ่มขึ้น และการสูญเสียทางแสงก็เพิ่มขึ้นตามไปด้วย ในยุคที่เจืออะลูมิเนียม นี่คือบัญชีเสียสองบัญชี: ส่วนเชื่อมต่อถูกทำร้ายโดยอะลูมิเนียม และฟิงเกอร์ถูกเผาโดยไฟ

หนึ่งบรรทัด: ยุคที่เจืออะลูมิเนียมแลกกำลังดุร้ายของอะลูมิเนียมเพื่อการสัมผัส และจ่ายบิลด้วยพาสซิเวชันและแสง

เมื่อ LECO เข้ามา ท้องฟ้าก็เปลี่ยนไป

LECO (Laser Enhanced Contact Optimizing) ถูกเสนอครั้งแรกในปี 2016 โดย Cell Engineering เข้าสู่การผลิตจำนวนมากของ TOPCon ในปี 2023-2024 และตอนนี้เป็นการกำหนดค่ามาตรฐานของอุตสาหกรรม ความหมายของมันไม่ใช่ "เพิ่มขั้นตอนเลเซอร์อีกหนึ่งขั้น" ความหมายของมันคือมัน กระจายกลไกการสร้างการสัมผัสด้านหน้าใหม่ เป็นครั้งแรกที่ความคิดริเริ่มในการสร้างการสัมผัสถูกนำออกจากมือของเพสต์บางส่วน และมอบให้กับเลเซอร์ ซึ่งทำการประมวลผลเฉพาะจุดอย่างแม่นยำที่ส่วนเชื่อมต่อการสัมผัสเพื่อ "กระตุ้น" การสัมผัส งานที่อะลูมิเนียมเคยทำ เลเซอร์ก็ทำได้เช่นกัน และทำได้แม่นยำกว่า โดยไม่ทำร้ายพาสซิเวชัน

นำอะลูมิเนียมออกไป อันตรายที่ใหญ่ที่สุดด้านหน้าเซลล์ นั่นคือการทะลุทะลวงของอะลูมิเนียมที่ทำลายชั้นพาสซิเวชันของโบรอนอิมิตเตอร์ จะหายไปตั้งแต่ต้นทาง นี่คือสิ่งที่อุตสาหกรรมเรียกว่า "การก้าวกระโดดครั้งใหญ่": จากซิลเวอร์เพสต์ที่ผสมอะลูมิเนียม ไปสู่ซิลเวอร์เพสต์ที่ไม่มีอะลูมิเนียมโดยตรง โดยแทบไม่มีสถานะเปลี่ยนผ่านระหว่างกลาง

นี่คือจุดที่คนส่วนใหญ่มักอ่านผิด: ซิลเวอร์เพสต์ที่ไม่มีอะลูมิเนียมไม่ใช่แค่ "ลบอะลูมิเนียมออก" เท่านั้น เมื่อลบอะลูมิเนียมออก หน้าที่ในการเผาทะลุชั้นไดอิเล็กตริกจะตกอยู่ที่ฟริตแก้วทั้งหมด ในขณะที่การสร้างคอนแทกต์จะตกอยู่ที่ LECO สูตรแก้ว สัณฐานวิทยาของผงเงิน และช่วงอุณหภูมิการเผาของเพสต์ที่ไม่มีอะลูมิเนียม ล้วนต้องออกแบบใหม่ การลบอะลูมิเนียมทำให้ปัญหาหนึ่งปัญหาแตกออกเป็นสองปัญหาใหม่ แล้วค่อยๆ แก้ทีละปัญหา

หลังจากไม่มีอะลูมิเนียม การแข่งขันคือ "ทักษะภายใน"

ซิลเวอร์เพสต์ที่ไม่มีอะลูมิเนียมไม่ใช่เส้นชัย แต่เป็นเส้นเริ่มต้น ในช่วงสองปีที่ผ่านมา ทุกคนต่างขัดเกลาในทิศทางที่ไม่มีอะลูมิเนียม บดฝีมือ "ทักษะภายใน" ของเพสต์เอง เดือนสิงหาคมนี้ ทีมของ Ye Jichun จากสถาบันวัสดุหนิงโป ร่วมกับ JA Solar และ Zhejiang Guangda Electronics ได้ตีพิมพ์ผลงานด้านการทำโลหะด้านหน้าด้วยประสิทธิภาพ 26.31% ในวารสาร Matterนี่คือผลงานชิ้นล่าสุดของคลื่นทักษะภายในนี้

เซลล์แสงอาทิตย์ TOPCon ประสิทธิภาพ 26.31% ที่เกิดขึ้นได้จากการทำโลหะแบบซินเนอร์จิสติกที่ลดการบังแสงและความสูญเสียจากความต้านทานคอนแทกต์ https://doi.org/10.1016/j.matt.2026.102965

เมื่อแกะออกมา มันทำสองสิ่งที่ในยุคอะลูมิเนียมไม่มีใครกล้าคิด

ประการแรก มันทำให้ซิลเวอร์เพสต์ "เป็นไปตามรูปร่าง" เริ่มจากกลไกการสลายและสร้างใหม่แบบย้อนกลับของเครือข่ายไทโซโทรปิกโพลีเมอร์ในเพสต์ พวกเขาออกแบบโครงสร้างโมเลกุลของเครือข่ายโพลีเมอร์และเครือข่ายพันธะไฮโดรเจนระหว่างโมเลกุลใหม่ เพื่อให้เพสต์ "ตั้งตัว" หลังจากการพิมพ์ อัตราส่วนความสูงต่อความกว้างของเส้นนำไฟฟ้าที่พิมพ์ได้ถึง 55% ดังนั้นเส้นจึงสูงและแคบ อย่าดูถูกตัวเลขนี้ สิ่งที่การเผาที่อุณหภูมิสูงกลัวที่สุดคือการยุบตัวและการแพร่กระจายของเส้น อัตราส่วนความสูงต่อความกว้าง 55% หมายถึงการบังแสงลดลงอย่างมาก และประหยัดความสูญเสียทางแสงได้มาก นี่คือ "แรงอันชาญฉลาด" ในระดับเพสต์ ไม่ใช่แรงดิบของอะลูมิเนียม แต่เป็นการออกแบบทางรีโอโลจี

ประการที่สอง มันทำให้คอนแทกต์ "ระบุตำแหน่งได้อย่างแม่นยำ" กระบวนการ LECO ที่ปรับแต่งเฉพาะของพวกเขาใช้แรงดันไบอัสย้อนกลับกับเซลล์ ขณะที่เลเซอร์ความถี่เดียวสแกนนิ้วด้านหน้าอย่างต่อเนื่อง การฉีดพาหะกระตุ้นให้เกิดความร้อนจูลเฉพาะที่ ก่อให้เกิดหน้าสัมผัสโลหะผสม Pb-Ag/Si ครึ่งทรงกลมที่ไหล่ของพีระมิด โปรดสังเกตคำสำคัญสามคำ: การเจาะต่ำ ความต้านทานต่ำ ตำแหน่งแยกกัน ปฏิกิริยาหน้าสัมผัสโลหะ-เซมิคอนดักเตอร์ถูกจำกัดอยู่ที่จุดเล็กๆ แทนที่จะเป็นพื้นผิวทั้งหมดที่ถูก "เผา" ไปทั่วเหมือนการเผาผนึกแบบดั้งเดิม ความเสียหายของโครงผลึกที่เกิดจากอะลูมิเนียมหายไป และการสูญเสียการรวมตัวใหม่ที่เกิดจากโลหะลดลงอย่างมาก

ผลลัพธ์จากสถาบันหนิงปัว: ประสิทธิภาพที่ได้รับการรับรองจากบุคคลที่สาม 26.31% ความหนาแน่นกระแสไฟฟ้าลัดวงจร 41.98 mA/cm² สร้างสถิติที่ได้รับการรับรองสำหรับ Jsc ของเซลล์ TOPCon พื้นที่ขนาดใหญ่ การเพิ่มขึ้นของ Jsc นี้โดยพื้นฐานแล้วไม่ได้มาจากการเผาผนึกที่แรงขึ้นซึ่ง "เผา" หน้าสัมผัสออก แต่มาจากการ "ประหยัด" การสูญเสียทั้งสองด้านพร้อมกัน นั่นคือการบังแสงของนิ้วและการรวมตัวใหม่ที่อินเทอร์เฟซ

ด้านหน้าไม่ใช่สนามรบของแป้งเพียงลำพัง

ลองนำงาน Nature Energy 26.66% มาคิดอีกครั้ง หลายคนจ้องแต่ชั้นโพลี-Si สองชั้นที่ด้านหลัง แต่ด้านหน้าก็ถูกปรับแต่งเช่นกัน และตรรกะก็เหมือนกับงาน Matter work.

ด้านหน้า ความต้านทานแผ่นของอิมิตเตอร์โบรอนถูกเพิ่มจากปกติ 215 Ω/sq เป็น 430 Ω/sq ความต้านทานแผ่นที่สูงขึ้นหมายถึงการพาสซิเวชันที่ดีขึ้น (อายุของพาหะส่วนน้อยเพิ่มขึ้นจาก 0.70 ms เป็น 1.12 ms ความหนาแน่นกระแสอิ่มตัวในที่มืดลดลงจาก 9 เป็น 5 fA/cm²) แต่การสร้างหน้าสัมผัสยากขึ้น วิธีแก้ไขเดินสองขา นิ้วถูกทำให้แคบลงจาก 20 μm เป็น 10 μm และระยะห่างถูกทำให้แน่นขึ้นจาก 1120 μm เป็น 825 μm ใช้นิ้วที่หนาแน่นและละเอียดขึ้นเพื่อชดเชยการสูญเสียการนำไฟฟ้าด้านข้างของความต้านทานแผ่นสูง และลดการใช้เงินต่อหน่วยพื้นที่ลงประมาณหนึ่งในสามในกระบวนการ อีกขาหนึ่งพึ่งพากระบวนการกระตุ้นหน้าสัมผัสเพื่อรองรับ แก้ปัญหาหน้าสัมผัสความต้านทานแผ่นสูงในขั้นตอนโลหะization

ที่น่าสนใจกว่าคือการวางงานสองชิ้นนี้เคียงข้างกัน ทีมเดียวกัน Nature Energy "บล็อกเงิน" ที่ด้านหลัง Matter "กำจัดอะลูมิเนียม" ที่ด้านหน้า หนึ่งด้านหน้า หนึ่งด้านหลัง ทั้งคู่เป็น "การลบในโลหะization" ยุคอลูมิเนียมที่ใช้แนวทาง "ใช้แรงบุกแทนการสัมผัส จ่ายด้วยการพาสซิเวชัน" กำลังถูกยกเลิกอย่างเป็นระบบ ถูกแทนที่ด้วย: เพสต์อัจฉริยะ เลเซอร์ระบุตำแหน่ง นิ้วบาง พาสซิเวชันหนา

ศึกต่อไป: ใช้เงินน้อยลงอีก

การไร้อลูมิเนียมแก้ปัญหา "ความเสียหายจากพาสซิเวชัน" ได้แล้ว แต่ขั้นตอนต่อไปในการลดต้นทุนและเพิ่มประสิทธิภาพคือ "ลดปริมาณเงิน"

ถ้าเพสต์เงินไร้อลูมิเนียมแก้ปัญหา "วิธีสัมผัสโดยไม่ทำลายพาสซิเวชัน" ทองแดงเคลือบเงิน เพสต์เงินต่ำ และแม้แต่เมทัลไลเซชันทองแดงบริสุทธิ์ กำลังแก้ปัญหาถัดไป: วิธีใช้เงินให้น้อยลง

DK Electronic พัฒนาโซลูชันเมทัลไลเซชันทองแดงผสมเงินต่ำ และทำงานร่วมกับลูกค้าชั้นนำจนถึงขั้นผลิตจำนวนมากบนเซลล์ TOPCon ได้เป็นรายแรก JinkoSolar กำลังจัดการกับเพสต์ทองแดงบริสุทธิ์และเพสต์นิกเกิล รวมถึงเพสต์นำไฟฟ้าที่เป็นโลหะพื้นฐานอื่นๆ โซลูชันเมทัลไลเซชัน ACM ของ LONGi ถูกวางบนกระดานแล้ว

ในปี 2026 การไร้เงินเปลี่ยนจาก "ทิศทางการวิจัย" เป็น "การแข่งขันเชิงอุตสาหกรรม" แล้ว

เพสต์เงินไร้อลูมิเนียมแก้ปัญหา "วิธีไม่ทำร้ายพาสซิเวชัน" เพสต์ทองแดงสูง/ทองแดงบริสุทธิ์ต้องแก้ปัญหา "วิธีใช้เงินให้น้อยลง" ศึกต่อไปได้เริ่มขึ้นแล้ว

สามประเด็นที่ต้องนำกลับไปที่สายการผลิต

ประการแรก การไร้อลูมิเนียมไม่ใช่เรื่องประหยัดแรง แต่คือการเปลี่ยนกลยุทธ์ จาก "อลูมิเนียมเผาทะลุให้คุณ" เป็น "สูตรผสมผสานกับเลเซอร์" เข้าใจสิ่งนี้ แล้วคุณจะรู้ว่าทำไมหน้าต่างกระบวนการยังแคบขนาดนั้น เพราะตอนนี้การเผาทะลุและการสัมผัสเป็นสองกลไกอิสระที่ทำงานร่วมกัน ต้องประสานงานที่แน่นขึ้น

ประการที่สอง ก่อนปรับหน้าต่างการเผาด้านหน้า ให้หาว่ามีฟิล์มกี่ชั้นอยู่ข้างหน้าและแต่ละชั้นคืออะไร เวลา "กัดทะลุ" ของโครงสร้างที่ต่างกันจะรวมกัน อย่ามองแค่จุดสูงสุดของกราฟเตาเผา ให้ดูช่วงอุณหภูมิและเวลาปฏิกิริยาที่ตรงกับแต่ละฟิล์ม

ประการที่สาม บัญชีสามรายการของประสิทธิภาพด้านหน้าตอนนี้ถูกนับแยกกัน นิ้วจัดการเรื่องการบังแสง (อัตราส่วนกว้างยาว是关键) เพสต์บวก LECO จัดการเรื่องการสัมผัส ความต้านทานแผ่นบวกฟิล์มพาสซิเวชันจัดการเรื่องการรวมตัวใหม่ บัญชีไหนไม่สมดุล ประสิทธิภาพก็จะติดอยู่ตรงนั้น ในอนาคต จะมีรายการที่สี่เพิ่มในบัญชีนี้: ปริมาณเงิน

มุมมองของ Ooitech

สิ่งที่เราสังเกตเห็นเมื่อมองการเปลี่ยนแปลงนี้คือ เกมด้านหน้าเซลล์ไม่ได้เกี่ยวกับวัสดุฮีโร่เพียงชนิดเดียวที่แบกรับหน้าสัมผัสทั้งหมดอีกต่อไป LECO เส้นไฟฟ้าที่เล็กลง ความต้านทานแผ่นที่สูงขึ้น และการพาสซีเวชันที่หนาขึ้น ตอนนี้แบ่งหน้าที่กันทำ และนั่นเปลี่ยนวิธีที่สายการผลิตโมดูลต้องคิดเกี่ยวกับอินพุตเซลล์ต้นทางและกระบวนการสตริงปลายทาง ในฝั่งของเราที่สร้างสายการผลิตโมดูลแบบเทิร์นคีย์ อัตราส่วนความสูงต่อความกว้างและความกว้างเส้นไฟฟ้า เช่น ตัวเลข 10 μm และ 55% ที่นี่ ส่งผลโดยตรงต่อการตั้งค่าของเครื่อง tabber-stringer และการเชื่อมต่อระหว่างเซลล์ ดังนั้นแนวโน้มการทำเมทัลไลเซชันบนเซลล์จึงไม่ใช่แค่เรื่องของโรงงานผลิตเซลล์เท่านั้น อยากฟังจากวิศวกรสายการผลิตว่า อะไรพังก่อนจริงๆ เมื่อคุณดันค่าต่างๆ เหล่านี้ให้เกินขีดจำกัด หากคุณต้องการเนื้อหาเกี่ยวกับโรงงานผลิตโซลาร์ที่ลงมือปฏิบัติจริงมากขึ้น ช่อง YouTube ของเรา www.youtube.com/ooitech น่าติดตาม