ภาพรวมเทคโนโลยี

เนื้อหาด้านล่างนี้แชร์เพื่อใช้อ้างอิงเท่านั้น หากมีการละเมิดทางเทคนิคหรือคำแนะนำที่ไม่ถูกต้อง โปรดติดต่อผู้เขียนเพื่อลบหรือแก้ไข

เซลล์ TBC คืออะไร?

TBC ย่อมาจาก TOPCon Back Contact เป็นการผสานการพาสซีฟแบบ TOPCon (ออกไซด์อุโมงค์บวกกับโพลีซิลิคอน) เข้ากับโครงสร้าง IBC แบบขั้วไฟฟ้าสลับที่ด้านหลัง ดังนั้นจึงเรียกอีกอย่างว่าเซลล์ POLO-IBC

เป็นการบูรณาการเชิงลึกของการพาสซีฟแบบ TOPCon tunnel oxide / poly-Si เข้ากับรูปแบบขั้วไฟฟ้าด้านหลังแบบ IBC ทำให้ได้ทั้งการพาสซีฟด้านหลังที่แข็งแกร่งของ TOPCon และข้อดีของ IBC ที่ไม่มีเงาของเส้นกริดด้านหน้า โดยกระแสทั้งหมดถูกเก็บที่ด้านหลัง ผลลัพธ์คือแรงดันไฟฟ้าวงจรเปิดและกระแสไฟฟ้าลัดวงจรที่สูงขึ้น เป็นหนึ่งในแนวทางหลักของเซลล์ชนิด N ประสิทธิภาพสูงสำหรับรุ่นต่อไป

ข้อได้เปรียบหลัก

• ไม่มีเส้นกริดโลหะด้านหน้า จึงลดการสูญเสียจากเงาด้านหน้าและเพิ่ม Isc

• การพาสซีฟแบบอุโมงค์ของ TOPCon ลดการรวมตัวที่ด้านหลังและเพิ่ม Voc

• รูปแบบขั้วไฟฟ้า P/N สลับที่ด้านหลังช่วยเพิ่มประสิทธิภาพเส้นทางการเก็บประจุและลดความต้านทานอนุกรม

• เมื่อเทียบกับ TOPCon มาตรฐานและ IBC มาตรฐาน จะสร้างสมดุลระหว่างคุณภาพการพาสซีฟและการบูรณาการโครงสร้าง

• เข้ากันได้กับอุปกรณ์หลักส่วนใหญ่ในสายการผลิต N-type ที่มีอยู่ ดังนั้นจึงสามารถอัปเกรดกระบวนการได้ทีละขั้น

เปรียบเทียบกับเซลล์ทั่วไป

• TOPCon มาตรฐาน: มีเงาจากเส้นกริดด้านหน้า, การพาสซีฟ TOPCon เต็มพื้นที่ด้านหลัง

• IBC มาตรฐาน: โครงสร้างหน้าสัมผัสด้านหลัง แต่การพาสซิเวชันอาศัยซิลิกอนออกไซด์/ซิลิกอนไนไตรด์ ไม่มีการพาสซิเวชันแบบ tunnel poly-Si

• TBC (POLO-IBC): โครงสร้างหน้าสัมผัสด้านหลังแบบ IBC รวมกับการพาสซิเวชันแบบอุโมงค์ TOPCon ดังนั้นทั้งโครงสร้างและการพาสซิเวชันได้รับการปรับให้เหมาะสม

ภาพรวมกระบวนการผลิตทั้งหมด

เวเฟอร์เข้า → ทำความสะอาดล่วงหน้า / กำจัดชั้นเสียหายจากการเลื่อย → ฝากชั้น tunnel oxide + poly-Si ด้านหลัง (LPCVD) → ฝากชั้น SiN mask ด้านหลัง → การเปิดเลเซอร์ด้านหลังครั้งแรก (พื้นที่โบรอน) → การเติมโบรอน (p-poly) → การเปิดเลเซอร์ด้านหลังครั้งที่สอง (พื้นที่ฟอสฟอรัส) → การเติมฟอสฟอรัส (n-poly) → ทำความสะอาดเพื่อลบ wrap-around diffusion / BSG / PSG → ฝากชั้นพาสซิเวชันด้านหลัง → พิมพ์ wax mask เพื่อป้องกันด้านหลัง → การเท็กซ์เจอร์ด้านหน้า + การกัดแยก P/N → ฝากชั้น SiN กันสะท้อนและพาสซิเวชันด้านหน้าและด้านหลัง → การพิมพ์สกรีนอิเล็กโทรดโลหะด้านหลัง → การเผา → การทดสอบทางไฟฟ้า → การคัดแยกและบรรจุ

ข้อกำหนดกระบวนการโดยละเอียด

3.1 การทำความสะอาดและขัดเงา (ทำความสะอาดล่วงหน้า + กำจัดชั้นเสียหายจากการเลื่อย)

วัตถุประสงค์: กำจัดชั้นเสียหายจากการเลื่อย สิ่งเจือปนโลหะบนพื้นผิว อนุภาคและน้ำมัน ขัดเงาเวเฟอร์ด้านเดียวหรือสองด้านเพื่อให้ได้ฐานซิลิกอนที่สะอาดและเรียบ และรักษาความสม่ำเสมอของการฝากชั้น tunnel oxide ในภายหลัง

อุปกรณ์หลัก: สายการทำความสะอาดและขัดเงาแบบเปียกใน-line, ถังขัดเงาอัลคาไลน์, ถังทำความสะอาดกรด

สารเคมีสำคัญ: ด่างแก่ (NaOH/KOH), HF, HCl, IPA, สารเติมแต่งเท็กซ์เจอร์, สารลดแรงตึงผิว

รายการตรวจสอบสำคัญ:

• การสูญเสียน้ำหนักจากการขัดเงา: เครื่องชั่งอิเล็กทรอนิกส์

• การสะท้อนแสงของพื้นผิว: เครื่องวัดการสะท้อนแสง

• อายุของพาหะส่วนน้อย iVoc: เครื่องวัดอายุ transient WCT-120

• ภาพการรวมตัวของพาหะ: เครื่อง PL (R3-PL)

• ความหยาบและความสะอาดของพื้นผิว: กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง

การควบคุมคุณภาพ: ชั้นเสียหายจากการเลื่อยถูกกำจัดออกหมด ไม่มีคราบหรือขั้นบันไดบนพื้นผิว การสูญเสียน้ำหนักสม่ำเสมอ ไม่มีอายุของพาหะลดลงอย่างชัดเจน

3.2 การฝากชั้น Tunnel oxide + poly-Si

วัตถุประสงค์: เติบโตชั้น tunnel oxide (SiO₂) ที่บางมาก จากนั้นชั้น poly-Si ที่ไม่เจือปนบนด้านหลังของเวเฟอร์ สร้างโครงสร้างพาสซิเวชัน TOPCon หลักสำหรับการพาสซิเวชันสนามและเคมีที่แข็งแกร่ง และการรวมตัวด้านหลังต่ำ

อุปกรณ์หลัก: LPCVD แบบท่อ

แหล่งก๊าซ: SiH₄, O₂, N₂ (ตัวพา/ไล่)

รายการสำคัญ:

• ความหนาของโพลีซิลิคอน: เครื่องวัดความหนาโพลี, เอลลิปโซมิเตอร์

• ความหนาของออกไซด์อุโมงค์: ECV, เอลลิปโซมิเตอร์

• iVoc (WCT-120)

• ความสม่ำเสมอของ PL

• ความต้านทานแผ่น (การตรวจสอบโพลีภายในก่อนการโด๊ป)

การควบคุมคุณภาพ: ออกไซด์บางพิเศษและสม่ำเสมอ, โพลี-Si หนาแน่นและไม่มีรูพรุน, ความสม่ำเสมอของความหนาทั่วแผ่นเวเฟอร์

3.3 การเคลือบ SiN ด้านหลัง

วัตถุประสงค์: เคลือบชั้นซิลิคอนไนไตรด์ (SiNₓ) ที่หนาแน่นบนโพลี-Si ภายในเพื่อใช้เป็นชั้นกั้นสำหรับขั้นตอนการเปิดด้วยเลเซอร์และการโด๊ปในภายหลัง ทำให้เกิดโซนการโด๊ปแบบเลือก

อุปกรณ์หลัก: PECVD

แหล่งก๊าซ: SiH₄, NH₃, N₂

รายการสำคัญ: ความหนาของ SiN (สเปกโทรสโกปิกเอลลิปโซมิเตอร์), ดัชนีหักเหและความสม่ำเสมอ, iVoc, ความสม่ำเสมอของ PL

การควบคุมคุณภาพ: ชั้นกั้นที่หนาแน่น, ไม่มีรูพรุน, ความหนาสม่ำเสมอเพื่อรับประกันการแยกการโด๊ป

3.4 การเปิดเลเซอร์ด้านหลังครั้งแรก (หน้าต่างการแพร่โบรอน)

วัตถุประสงค์: ลบชั้น SiN ที่บริเวณการแพร่โบรอนโดยการเลเซอร์เฉพาะที่ โดยคงโพลี-Si ภายในไว้ด้านล่าง เพื่อเปิดหน้าต่างสำหรับโพลีชนิด p ในภายหลัง

อุปกรณ์หลัก: ระบบเปิดเลเซอร์ไฟเบอร์/นาโนวินาทีหรือพิโควินาที, เครื่องมือสร้างรูปแบบเลเซอร์ความแม่นยำสูง

การปรับแต่งกระบวนการ: ปรับกำลังเลเซอร์, อัตราการซ้ำ, ความเร็วสแกน และการซ้อนทับจุด เพื่อให้เฉพาะชั้น SiN ด้านบนถูกลบออก และโพลี-Si ภายในด้านล่างไม่เสียหาย คงฐานพาสซิเวชันไว้

การตรวจสอบหลัก: ตรวจสอบรูปร่างร่อง, ความสมบูรณ์ของขอบ และว่าโพลีชั้นถูกไหม้หรือไม่ด้วยกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง

3.5 การโด๊ปโบรอนด้านหลัง (p-poly)

วัตถุประสงค์: แพร่โบรอนเข้าไปในโพลี-Si ภายในในพื้นที่ที่เปิด เพื่อเปลี่ยนเป็นโพลีชนิด p ที่โด๊ปหนัก (p-poly) พร้อมกับสร้าง BSG บนพื้นผิว BSG จะทำหน้าที่เป็นชั้นกั้นธรรมชาติสำหรับการแพร่ฟอสฟอรัสในภายหลัง

อุปกรณ์หลัก: เตาแพร่โบรอนแบบท่อ

สื่อกระบวนการ: แหล่งของเหลว BBr₃; บรรยากาศ O₂, N₂

การตรวจสอบหลัก: ความต้านทานแผ่นของโซน p, ความสม่ำเสมอของการโด๊ป, ความสมบูรณ์ของชั้น BSG, ความสม่ำเสมอของการโด๊ปด้วย PL

การควบคุมคุณภาพ: การโด๊ปโบรอนเพียงพอ, ความต้านทานแผ่นสม่ำเสมอ, BSG ต่อเนื่องและสมบูรณ์ไม่มีช่องว่างเฉพาะที่

3.6 การเปิดเลเซอร์ด้านหลังครั้งที่สอง (หน้าต่างการแพร่ฟอสฟอรัส)

วัตถุประสงค์: กำจัดหน้ากาก SiN ที่เหลือเพื่อเปิดเผย poly-Si ที่ไม่โด๊ปเป็นบริเวณโด๊ปฟอสฟอรัสชนิด n ในขณะที่รักษาชั้น BSG ที่เกิดขึ้นแล้วให้ไม่ได้รับความเสียหายจากเลเซอร์

อุปกรณ์หลัก: ระบบการสร้างลวดลาย/การเปิดด้วยเลเซอร์

จุดเน้นกระบวนการ: การควบคุมพลังงานเลเซอร์อย่างแม่นยำเพื่อหลีกเลี่ยงการทะลุผ่านชั้น BSG ทำให้ขอบเขตการแยกระหว่างโซน P และ N สะอาด

3.7 การโด๊ปฟอสฟอรัสด้านหลัง (n-poly)

วัตถุประสงค์: แพร่ฟอสฟอรัสเข้าไปใน poly-Si ที่ไม่โด๊ปของหน้าต่างที่สองเพื่อสร้าง poly ที่โด๊ปหนักชนิด n (n-poly) BSG ที่เกิดขึ้นในขั้นตอนก่อนหน้าทำหน้าที่เป็นหน้ากากแบบปรับแนวได้เอง ป้องกันฟอสฟอรัสไม่ให้แพร่เข้าไปในบริเวณ p-poly และทำให้เกิดการแยกโซน P/N ด้วยตัวเอง

อุปกรณ์หลัก: เตาแพร่ฟอสฟอรัสแบบท่อ

ตัวกลางกระบวนการ: แหล่งของเหลว POCl₃; สภาพแวดล้อม O₂, N₂

หลักการสำคัญ: BSG ที่เหลือทำหน้าที่เป็นสิ่งกีดขวางการแพร่ตามธรรมชาติและหยุดการปนเปื้อนฟอสฟอรัสของบริเวณ p-poly หลังจากการแพร่ฟอสฟอรัส BSG บางส่วนจะเปลี่ยนเป็นออกไซด์ผสมโบรอน-ฟอสฟอรัส ซึ่งช่วยเสริมการแยกให้แข็งแกร่งยิ่งขึ้น

การตรวจสอบสำคัญ: ความต้านทานแผ่นของโซน n, การแยกขอบเขต P/N, การติดตามแนวโน้มการรั่วไหล

3.8 การทำความสะอาดเพื่อลบการแพร่รอบขอบ (การกำจัด BSG/PSG)

วัตถุประสงค์: กำจัด BSG, PSG และสิ่งตกค้างบนพื้นผิวทั้งหมดด้วยสารเคมี และลบชั้นการแพร่รอบขอบและด้านข้างเพื่อหลีกเลี่ยงการรั่วไหลที่ขอบ

อุปกรณ์หลัก: สายการทำความสะอาดแบบเปียกในสายการผลิต

สารเคมีสำคัญ: ส่วนใหญ่เป็น HF ร่วมกับสารเติมแต่งที่เป็นกรดและระบบกรดบัฟเฟอร์

ตัวช่วยกระบวนการ: การเป่าลมแห้งสะอาด, การอบแห้งด้วยลมร้อน

การควบคุมคุณภาพ: ฟิล์มออกไซด์ถูกกำจัดออกหมด, พื้นผิวสะอาดไม่มีสิ่งตกค้าง, ไม่มีสิ่งตกค้างจากการแพร่รอบขอบที่ขอบ

3.9 การเคลือบฟิล์มป้องกัน SiN ด้านหลัง

วัตถุประสงค์: เคลือบฟิล์มป้องกัน SiN บนโครงสร้าง poly P/N แบบสลับนิ้วด้านหลังเพื่อพาสซิเวตและปกป้องพื้นที่สัมผัสด้านหลัง และป้องกันการโจมตีทางเคมีในขั้นตอนถัดไป

อุปกรณ์หลัก: PECVD

แหล่งก๊าซ: SiH₄, NH₃, N₂

การตรวจสอบ: ความหนาของ SiN, ดัชนีหักเห, ความสม่ำเสมอของฟิล์ม

3.10 การเคลือบหน้ากากแว็กซ์ด้านหลัง (หน้ากากป้องกัน)

วัตถุประสงค์: เคลือบด้านหลังทั้งหมดด้วยชั้นป้องกันขี้ผึ้งโดยการพิมพ์สกรีน เพื่อป้องกันโครงสร้างหน้าสัมผัสด้านหลัง P/N และฟิล์ม SiN ที่ขึ้นรูปแล้ว ป้องกันไม่ให้การกัดด้านหน้าภายหลังทำลายชั้นฟังก์ชันด้านหลัง

อุปกรณ์หลัก: เครื่องพิมพ์สกรีน (สถานีพิมพ์ขี้ผึ้ง)

จุดควบคุม: พิมพ์ขี้ผึ้งให้สมบูรณ์ ไม่มีการพิมพ์ข้าม ไม่มีรูเข็ม ขอบปิดสนิทเพื่อให้ด้านหลังได้รับการปกป้องตลอดกระบวนการ

3.11 การกัดเคมีด้านหน้า + การลอกขี้ผึ้งและทำความสะอาด

วัตถุประสงค์:

1. กำจัดสารเจือปนส่วนเกินและชั้นที่เสียหายบนด้านหน้าของเวเฟอร์

2. ทำให้ด้านหน้ามีพื้นผิวเป็นทรงพีระมิดเพื่อลดการสะท้อนด้านหน้า

3. แยกขอบระหว่างโซน P และ N ด้านหลังผ่านการกัดด้านข้างเพื่อลดการรั่วไหลที่ขอบ

4. Finally strip the rear wax mask to expose the complete back contact structure

อุปกรณ์หลัก: สายการกัดเปียกและการทำพื้นผิวแบบสองด้านต่อเนื่อง

สารเคมีสำคัญ: ด่างแก่ (NaOH), HF, สารเติมแต่งการทำพื้นผิว, สารกัดบัฟเฟอร์

แหล่งก๊าซ: อากาศอัดสะอาด, การเป่าแห้งด้วย N₂

การควบคุมคุณภาพ: พื้นผิวด้านหน้าสม่ำเสมอ, สัณฐานพีระมิดได้มาตรฐาน, การแยก P/N ถูกต้อง, ไม่มีเส้นทางการรั่วไหล, การลอกขี้ผึ้งสะอาดไม่มีคราบตกค้าง

3.12 ฟิล์มเคลือบป้องกันการสะท้อนและพาสซีเวชัน SiN ด้านหน้าและด้านหลัง

วัตถุประสงค์: เคลือบฟิล์ม SiN ป้องกันการสะท้อนและพาสซีเวชันที่ด้านหน้าเพื่อทั้งป้องกันการสะท้อนและพาสซีเวชันพื้นผิว เพิ่มและปรับฟิล์มพาสซีเวชันด้านหลังให้เหมาะสมเพื่อปรับปรุงพาสซีเวชันและความน่าเชื่อถือ

อุปกรณ์หลัก: PECVD

แหล่งก๊าซ: SiH₄, NH₃, N₂

ลักษณะเฉพาะ: ความหนาของฟิล์มด้านหน้าและด้านหลัง, ดัชนีหักเห, อายุพาหะส่วนน้อย, การสะท้อนแสง

3.13 การพิมพ์สกรีนและการเผาอิเล็กโทรดด้านหลัง

วัตถุประสงค์: พิมพ์อิเล็กโทรดเงิน-อะลูมิเนียมบนโซน P ด้านหลังและอิเล็กโทรดเงินบนโซนโพลีชนิด n เพื่อสร้างอิเล็กโทรดบวกและลบแบบอินเทอร์ดิจิเทตของหน้าสัมผัสด้านหลัง จากนั้นใช้การเผาที่อุณหภูมิสูงเพื่อสร้างหน้าสัมผัสโอห์มิกระหว่างโลหะและโพลี-Si ที่เจือ

อุปกรณ์หลัก: เครื่องพิมพ์สกรีนหน้าสัมผัสด้านหลังเฉพาะ, เตาเผาแบบอินไลน์

ขั้นตอนสำคัญ: การพิมพ์แนวอิเล็กโทรดด้านหลังแบบจัดตำแหน่ง → การอบแห้ง → การเผาที่อุณหภูมิสูง (สร้างหน้าสัมผัสโอห์มิก)

3.14 การตรวจสอบและคัดแยกขั้นปลาย

กระบวนการผลิต: การตรวจสอบ EL (ข้อบกพร่อง, รอยแตกขนาดเล็ก, การรั่วไหล), การทดสอบทางไฟฟ้า IV (Voc, Isc, FF, Eff), การตรวจสอบลักษณะ外观, การคัดเกรดและคัดแยก, การบรรจุและจัดเก็บ

อุปกรณ์ตรวจสอบ: เครื่องทดสอบ EL, เครื่องทดสอบ IV, สถานีตรวจสอบลักษณะ外观

ความท้าทายหลักและสิ่งที่ควรให้ความสำคัญ

อะไรคือส่วนที่ยากของเทคโนโลยี TBC และควรให้ความสนใจที่ใด?

• การควบคุมความสม่ำเสมอของความหนาของชั้นออกไซด์อุโมงค์บางพิเศษเป็นเรื่องยาก

• ขั้นตอนการเปิดด้วยเลเซอร์สองขั้นตอนต้องการความแม่นยำในการจัดตำแหน่งสูงมาก

• การรักษาความสมบูรณ์ของหน้ากาก BSG ที่จัดตำแหน่งเองเป็นหัวใจของกระบวนการ

• การกัดแยกขั้ว P/N แบบสลับกันมีแนวโน้มที่จะเกิดการรั่วไหลที่ขอบ

• การพิมพ์อิเล็กโทรดหน้าสัมผัสด้านหลังต้องการความแม่นยำในการจัดตำแหน่งสูงกว่าเซลล์ทั่วไป

• การจัดการการลดลงของอายุพาหะส่วนน้อยตลอดกระบวนการทั้งหมดเป็นเรื่องยาก

พารามิเตอร์ SPC ที่สำคัญที่ต้องติดตาม

• ความหนาของชั้นออกไซด์อุโมงค์และความหนาของโพลี-Si

• ลักษณะสัณฐานของการเปิดด้วยเลเซอร์และค่าเบี่ยงเบนการจัดตำแหน่งสำหรับทั้งสองขั้นตอน

• ความสม่ำเสมอของความต้านทานแผ่นของการแพร่โบรอนและฟอสฟอรัส

• iVoc และอายุพาหะส่วนน้อย PL ที่ติดตามตลอดกระบวนการทั้งหมด

• การสะท้อนแสงด้านหน้าและลักษณะสัณฐานของการกัดพื้นผิว

• รอยแตกขนาดเล็ก EL, การรั่วไหล และสถานะการแยกขอบ

มุมมองของ Ooitech

TBC อยู่หรือตายขึ้นอยู่กับรายละเอียด และหน้ากาก BSG ที่จัดตำแหน่งเองเป็นฮีโร่เงียบที่นี่ เพราะมันช่วยให้โซนฟอสฟอรัสและโบรอนจัดเรียงตัวเองได้โดยไม่ต้องใช้ขั้นตอนหน้ากากที่สาม สิ่งที่เราติดตามมากที่สุดในสายโมดูลคือพฤติกรรมของเซลล์หน้าสัมผัสด้านหลังที่มี Voc สูงเหล่านี้ในกระบวนการต่อสายและเคลือบ เพราะโลหะด้านหลังทั้งหมดเปลี่ยนเกมการเชื่อมต่อ หากคุณต้องการดูสายการผลิตโมดูล N-type จริง ช่อง YouTube ของเรา www.youtube.com/ooitech มีภาพจากโรงงานที่ควรค่าแก่การชม