Двусторонняя электрическая оптимизация продвигает промышленный M10

Краткий ответ: Двусторонняя электрическая оптимизация — один из путей, используемых для того, чтобы вывести промышленные M10 TOPCon-элементы за пределы плато эффективности. Предел Оже — рекомбинационные потери, присущие сильно легированным областям кремния, — это ограничение, с которым сталкивается односторонняя оптимизация, поэтому подход улучшает электрическое поведение как фронтального эмиттера, так и тыльного контакта, а не по отдельности. Это означает согласование поверхностного сопротивления эмиттера, пассивирующего контакта и металлизации, чтобы две стороны не противодействовали друг другу. Достигаемый выигрыш невелик на каждом шаге — порядка половины процента, поэтому работа выполняется как согласованная оптимизация, а не как единичное изменение процесса. На производственной линии это сводится к контролю рецептуры и дисциплине измерений, а не к новому оборудованию.

Производство PV-модулей · от Джерри, Ooitech

Введение в продукт

"Может ли TOPCon реально выжать ещё 0,5%? Предел Оже практически уже перед нами."

Эта фраза из комнаты отдыха в значительной степени отражает общую тревогу всех, кто управляет линией n-TOPCon в последние два года. Полноразмерные ячейки M10, эффективность массового производства застряла где-то между 25,5% и 26%, и каждый дополнительный 0,1% означает борьбу с рекомбинацией, контактами и серебряной пастой. Затем Jinko вместе с Нингбоским институтом материалов публикует эту статью в Nature Energy и поднимает сертифицированную эффективность промышленных M10 TOPCon прямо до 26,66%, а заодно доводит двусторонность до 88,3%. Версия в одно предложение: исправьте обе электрические стороны одновременно, вместо того чтобы гнаться только за пассивацией или только за сеткой контактов.

Yang, Z. и др. Двусторонняя электрическая оптимизация обеспечивает эффективные промышленные кремниевые солнечные элементы с туннельным оксидным пассивирующим контактом. Nat. Energy 11, 699-709 (2026). doi:10.1038/s41560-026-01982-2

26,66%: Откуда появился этот новый шаг

«Новости об эффективности» TOPCon за последний год, честно говоря, уже немного утомили. 26,1%, 26,35% — в основном лазерная селективная модификация или небольшие изменения борного эмиттера. На этот раз линия Jinko режет с обеих сторон одновременно:

• Передняя поверхность: высокоомный борный эмиттер плюс оптимизация рисунка сетки, снижающие рекомбинацию и потери на перенос.

• Задняя поверхность: двухслойная структура поли-Si/SiOx, блокирующая диффузию серебра, внутренний слой с высокой кристалличностью, низкое содержание неактивного фосфора в подложке и локальное утоньшение.

• Сертификационная платформа: промышленные полноразмерные ячейки M10, а не лабораторные образцы.

Эти 88,3% двусторонности на самом деле более примечательны, чем абсолютная эффективность в мире n-TOPCon, и я объясню почему позже.

Передняя поверхность: высокоомный борный эмиттер, смело продвигаем его

Старое противоречие фронтальной поверхности i-TOPCon: слишком сильная диффузия бора вызывает рост рекомбинации Оже и концентрационной рекомбинации; слишком слабая — увеличивает латеральное сопротивление эмиттера, ток под тонкими пальцами не собирается, и приходится возвращаться к принудительному контакту с помощью LECO.

Что делает эта статья (см. серию рисунков 2):

• Активно повышают листовое сопротивление борного эмиттера, когда качество пассивации уже достигнуто и сохранен синий отклик.

• Пересматривают рисунок шин и пальцев, чтобы потери на латеральный перенос компенсировались на этапе металлизации.

• Со стороны металлизации используют подход на основе нано-джоулева нагрева (их же команда заложила основу в Zhou et al., Small 2025, что указано в ссылках), чтобы снизить контактное сопротивление Ag-Si.

Сравнение IQE/PL на рисунке 2 показывает это: плотность тока рекомбинации на фронтальной поверхности j0 у группы с высокоомным эмиттером явно снижается, а фактор заполнения не падает, что означает, что оптимизация шин и локального контакта действительно компенсировала потери на перенос.

Первая реакция инженера с линии: самая большая ловушка с высокоомным борным эмиттером — не электрические характеристики, а окно прожига при печати и совместимость с процессом LECO. Это команда с собственной линии Jinko (авторы, такие как Мао Цзе и Ван Чжао, из Haining Jinko), что означает, что эта комбинация диффузии бора и рисунка сетки, скорее всего, уже прошла DOE на линии M10, это не чисто лабораторный рецепт.

Тыльная поверхность: двойной поли-Si — это настоящая тяжелая работа

Раздел о тыльной поверхности — самая инженерная часть всей статьи (рисунки 3 и 4).

Все знают ловушки, в которые попадала традиционная структура n+-поли/SiOx:

• Во время прожига серебряной пасты Ag проникает вниз к подложке по границам зерен, вызывая поверхностные состояния, и индуцированная светом и темновая деградация усиливаются вместе.

• Слишком толстый слой поли — тыльное паразитное поглощение снижает бифициальность; слишком тонкий — пассивация и контакт не могут оставаться стабильными.

Решение здесь — двухслойный туннельный оксид поли-Si на тыльной стороне (TEM на рисунке 3 показывает разницу в кристалличности и распределении легирования между двумя слоями):

• Внешний слой склоняется к «защитному»: блокирует диффузию серебра, предотвращая разрушение пассивации интерфейса металлизацией.

• Внутренний слой имеет «агрессивный» характер: высокая кристалличность плюс подавленная концентрация неактивного P на стороне подложки, поэтому качество пассивации повышается (данные iVoc и j0 на рисунке 4 это подтверждают).

• Локально утонченный поликремниевый слой (вероятно, области LCO или лазерного открытия окон): пропускание на тыльной стороне увеличивается, двусторонность достигает 88,3%.

На сравнительных кривых рисунка 4 группа с двойным поликремнием относительно базовой линии с одинарным поликремнием:

• Voc остается на месте (благодаря внутреннему слою с высокой кристалличностью и низкому содержанию неактивного фосфора).

• FF не приносится в жертву (диффузия серебра блокируется внешним слоем, удельное контактное сопротивление не возрастает).

• Двусторонность увеличивается с обычных для TOPCon ~80% до 88,3%, и это важнее для стоимости баланса системы (BOS), чем 0,3% в КПД.

Применение продукта

Отбросьте рефлекс «статья в Nature — значит, дорого». Для тех, кто реально эксплуатирует линию n-TOPCon, здесь есть три вещи, которые можно практически скопировать напрямую:

• Перестаньте цепляться за старую схему 80-100 Ом/кв для борного эмиттера. Поднимите его выше, пересчитайте токосъемные шины, перенастройте окно LECO, и 0,2-0,3% абс. на лицевой стороне реально достижимы.

• Замените тыловой поликремний с одинарного слоя на двойной. Внешний слой не обязательно дорогой — это просто еще один слой CVD, но диффузия серебра как скрытый механизм отказа — это реальные деньги за 25-летний срок службы двустороннего модуля.

• Обменяйте локальное утоньшение поли на двусторонность. Это выгоднее, чем оптимизировать только стекло и инкапсулянт. 88% двусторонности с трекером, и расчёт стоимости кВт·ч на стороне электростанции говорит сам за себя.

Конечно, есть подводные камни: термический бюджет двойного слоя поликремния, производительность и равномерность лазерного локального утоньшения, а также масштаб модернизации по сравнению с существующей линейной установкой. В статье это не раскрыто, но Jinko решилась выставить сертифицированный КПД, что говорит о том, что как минимум пилотная линия M10 уже работает стабильно.

Открытый вопрос: в рамках текущего термического бюджета TOPCon с высокотемпературной борной диффузией 1300+ и LECO, стоит ли добавлять еще один лазерный слой селективной модификации сверху (например, по пути UV-ps из статьи Ванга Ц. с КПД 26,35%)? Или тыловой двойной поликремний уже исчерпал компромисс треугольника «пассивация-контакт-двусторонность», и следующим шагом должен быть переход на структуру BC, а не дальнейшее выжимание TOPCon?

Мнение Ooitech

Что здесь тихо интересно, так это то, что оба этих рычага — борный эмиттер с высоким поверхностным сопротивлением и задний двойной поли — живут почти полностью на стороне ячейки, однако выигрыш проявляется на уровне модуля через эту двусторонность 88,3%. На линии модулей более высокая двусторонность меняет то, как вы думаете о сборке, задняя пленка или выбор стекла, и натяжение струн для более тонких и хрупких ячеек, поэтому технологическое окно на стороне модуля должно следовать за этим. Как производители модульных линий «под ключ», работающие с форматами от M10 до шингированных и TOPCon, мы внимательно следим за этими изменениями на уровне ячеек, потому что они задают темп для того, с чем должна справляться downstream-линия. Если вы хотите увидеть, как на самом деле работает современная линия производства модулей, YouTube-канал Ooitech по адресу www.youtube.com/ooitech стоит подписаться.