সিলভার পেস্ট কীভাবে TOPCon পিছনের দিকে poly-Si "কামড়ে ধরে"

ভূমিকা

গতবার আমরা ফ্রন্ট-সাইড সিলভার পেস্ট নিয়ে কথা বলেছিলাম। সেখানে মূল বিষয় ছিল "পুড়িয়ে ভেদ করা।" কেন একটি লেজার প্রক্রিয়া পুরো ফ্রন্ট-সাইড সিলভার পেস্ট প্রতিস্থাপন করতে বাধ্য করে?

রিয়ার সাইড ঠিক তার বিপরীত।

সিলভারকে এখনও ঢুকতে হবে। কিন্তু একবার ঢুকলে, তাকে সাথে সাথে থামতে হবে।

কারণ সামনে, সিলভার পুড়ে না ঢুকলে, কন্টাক্ট রেজিস্ট্যান্স কমবে না। পিছনে, সিলভার খুব গভীরে পুড়লে, তা সরাসরি TOPCon-এর সবচেয়ে মূল্যবান অংশ — প্যাসিভেটেড কন্টাক্ট — ভেদ করে ফেলে।

তাই ফ্রন্ট-সাইড মেটালাইজেশন হলো "কীভাবে ঢুকতে হয়" নিয়ে। রিয়ার-সাইড মেটালাইজেশন হলো "একবার ঢুকলে কীভাবে থামতে হয়" নিয়ে।

এই লেখাটি রিয়ার সাইডকে সম্পূর্ণভাবে বিশ্লেষণ করে: কেন সিলভার poly-Si "কামড়ে ভেদ করে", একবার ভেদ করলে কী ঘটে, এবং কীভাবে সর্বশেষ দ্বি-স্তর poly-Si ডিজাইন সিলভারের জন্য এমন একটি রাস্তা তৈরি করে যা বলে "পৌঁছেই থামো।"

প্রথমে রিয়ার-সাইড লেআউট দেখুন

রিয়ার স্ট্যাক আসলে কেমন দেখায়

বাইরে থেকে ভেতরে, TOPCon রিয়ার মোটামুটি এইভাবে স্তরিত: SiNx প্রতিরক্ষামূলক স্তর, (কিছু নির্মাতা ডুয়াল-সাইড ALD চালায় এবং পিছনেও একটি AlOx স্তর যোগ করে), poly-Si, টানেল অক্সাইড, এবং তার নীচে থাকে n-টাইপ সিলিকন সাবস্ট্রেট।

সামনের থেকে সবচেয়ে বড় পার্থক্য হলো সেই নীচের স্তর — টানেল অক্সাইড, যা মাত্র ১–১.৫ nm পুরু। এটি পুরো রিয়ার-সাইড প্যাসিভেশনের জীবনরেখা। poly-Si-এর সম্পূর্ণ প্যাসিভেশন মান এই ফিল্মটি অক্ষত থাকার উপর নির্ভর করে।

রিয়ার সিলভার পেস্টের কাজের সীমানাও সামনের থেকে আলাদা। SiNx প্রতিরক্ষামূলক স্তর পুড়িয়ে ভেদ করা এড়ানো যায় না — এটি প্রবেশের টিকিট, সামনের মতোই। কিন্তু এর কন্টাক্ট লক্ষ্য poly-Si-এর ভিতরে থাকে। poly-Si ভারীভাবে ডোপড, এটি নিজেই একটি পরিবাহী স্তর। একবার সিলভার poly-Si-তে পৌঁছে কন্টাক্ট তৈরি করলে, কাজ শেষ।

তারপর তাকে থামতে হবে।

যদি রূপা নিচে নামতে থাকে, টানেল অক্সাইডের ভেতর দিয়ে এবং সিলিকন সাবস্ট্রেটে — প্যাসিভেটেড কন্টাক্ট তখনই মৃত। ইন্টারফেস জুড়ে রিকম্বিনেশন সেন্টার দেখা দেয়, Voc কমে যায়, এবং এই সেলের ভিত্তি নষ্ট হয়ে যায়।

একটি প্রোডাকশন-লাইন পাশের নোট: সেই পিছনের AlOx স্তরটি এখনও ঐচ্ছিক, এবং অনেক নির্মাতা এটি বাদ দেন। কিন্তু পিছনের পলি ফিঙ্গার এবং অন্যান্য স্থানীয় কাঠামো বিকশিত হওয়ার সাথে সাথে, নন-মেটালাইজড অঞ্চলে প্যাসিভেশন চাহিদা বাড়তে থাকবে, এবং AlOx-এর মতো ডাইইলেকট্রিক প্যাসিভেশন স্তরগুলি স্পষ্টতই বেশি গুরুত্বপূর্ণ হবে। সুতরাং একটি ফিল্ম স্তর যা আজ 'ঐচ্ছিক' দেখায়, আসলে পরবর্তী প্রজন্মের স্থানীয় পলি-Si কাঠামোর জন্য একটি ইন্টারফেস সংরক্ষণ করতে পারে। সেই বিবর্তন পড়লে, আপনি দেখতে পাবেন পিছনের ফিল্ম ডিজাইন পরবর্তী ধাপের জন্য রাস্তা তৈরি করছে।

একক-স্তর পলি-Si — কেন এটি লাইন ধরে রাখতে পারে না

প্রথমে, রূপা কীভাবে 'কামড়ে' ঢোকে।

সামনের অংশের অংশটি এটি কভার করেছে: ফায়ারিংয়ের সময়, রূপা গলিত গ্লাস ফেজে দ্রবীভূত হয় এবং গ্লাসের সাথে স্থানান্তরিত হয়। পিছনে, এই একই প্রক্রিয়া চলতে থাকে — পার্থক্য হল সামনের ইমিটার রূপার স্পাইককে ছুরিকাঘাত করতে স্বাগত জানায়, যখন পিছনের পলি-Si রূপাকে আরও গভীরে যেতে সহ্য করতে পারে না।

একক-স্তর পলি-Si-এর সমস্যা কাঠামোগত: এটি গ্রেইন থেকে তৈরি, এবং গ্রেইন সীমানা উপরে থেকে নিচ পর্যন্ত চলে। গ্রেইন সীমানা রূপার জন্য পলি-Si-এর গভীরে স্থানান্তরের একটি মূল দ্রুত চ্যানেল।

একবার রূপা গ্রেইন সীমানা বরাবর নিচে স্থানান্তরিত হয়ে টানেল অক্সাইডের কাছে পৌঁছালে, এটি স্থানীয় ক্ষতি ট্রিগার করতে পারে বা একটি ধাতু অনুপ্রবেশ পথ তৈরি করতে পারে, অবশেষে রূপাকে সিলিকন সাবস্ট্রেটে নিয়ে যায় — এবং সেই মুহূর্ত থেকে, প্যাসিভেটেড কন্টাক্টের ভৌত ভিত্তি চলে যায়।

এটি অনুমান নয়, এটি একটি নথিভুক্ত পর্যবেক্ষণ। 26.66% পেপারে প্রকাশিত Nature Energy নিংবো ইনস্টিটিউট অফ মেটেরিয়ালস এবং জিনকোসোলার দ্বারা, HAADF এবং HR-TEM একক-স্তর পলি-Si নমুনার ফায়ারিং ইন্টারফেসের একটি সম্পূর্ণ ভৌত পরীক্ষা দিয়েছে: রূপার ন্যানো পার্টিকেল সিলিকন সাবস্ট্রেটের ভিতরে ছড়িয়ে পড়েছে, রূপার চিহ্ন পলি-Si থেকে সাবস্ট্রেট পর্যন্ত চলছে। টানেল অক্সাইড নিজেই এখনও অক্ষত ছিল, কিন্তু এটি রূপাকে আটকে রাখেনি — একটি একক বাধা গ্রেইন সীমানা বরাবর ঢালা রূপাকে থামাতে পারে না।

বাইলেয়ার ডিজাইন: এটি সম্পূর্ণরূপে ব্লক করছে না, কিন্তু একটি দরজা রেখে যাচ্ছে

পেপারের সমাধানের অপ্রত্যাশিত অংশ: মৃত রূপালী ব্লক করার পরিবর্তে, তারা রূপালীর জন্য একটি রাস্তা তৈরি করেছে যাতে লেখা আছে "পৌঁছালে থামুন।"

পিছনের অংশটি দুটি পলি-Si স্তর দিয়ে তৈরি করা হয়েছিল, মোট প্রায় 100 nm, প্রতিটি নিজের কাজ করছে। এটি কাগজে ব্যবহৃত নির্দিষ্ট দ্বি-স্তর কাঠামো বর্ণনা করে। প্রতিটি দ্বি-স্তর পলি-Si এই নির্দিষ্ট 60/40 nm, ভারী-ডোপড/হালকা-ডোপড কনফিগারেশন অনুসরণ করে না।

বাইরের স্তর, 60 nm, ভারীভাবে ডোপড, বেশিরভাগই নিরাকার — অভ্যর্থনা কক্ষ। অনেক শস্য সীমানা, উচ্চ ফসফরাস ঘনত্ব, রূপালী অবাধে প্রবেশ করে। একবার এটি অবস্থানে পৌঁছালে, এটি ভারীভাবে ডোপড পলি-Si এর সাথে একটি ওমিক যোগাযোগ গঠন করে। এটি "পরিবাহী" ভূমিকা: যোগাযোগ তৈরি হতে হবে, কারেন্ট বের হতে হবে।

ভিতরের স্তর, 40 nm, হালকাভাবে ডোপড, অত্যন্ত স্ফটিক — গেট। উচ্চ স্ফটিকতা, কম শস্য সীমানা ঘনত্ব, রূপালী এখানে পৌঁছালে যাওয়ার জায়গা নেই। এটি কাঠামোগত স্তর যা "ব্লকিং" করছে।

টানেল অক্সাইড — শেষ রাসায়নিক বাধা। এটি শুধু শারীরিকভাবে পাতলা নয়। আরও গুরুত্বপূর্ণ, এটি সিলিকন সাবস্ট্রেটের দিকে রূপালীকে স্থানান্তরিত হতে এবং একটি স্থিতিশীল ধাতব পর্যায় গঠন করতে বাধা দেওয়ার জন্য ইন্টারফেস অবস্থা পরিবর্তন করে। যখন রূপালী অত্যন্ত স্ফটিক পলি-Si এবং SiOx ইন্টারফেসের কাছে থামানো হয়, তখন নিচের সাবস্ট্রেট পর্যন্ত ধাতব অনুপ্রবেশ পথ তৈরি করা অনেক কঠিন হয়ে যায়।

সুতরাং প্রকৃত "ব্রেক" কোনো একক স্তর দ্বারা একা করা হয় না। এটি হলো অত্যন্ত স্ফটিক পলি-Si + টানেল অক্সাইড একসাথে যা চূড়ান্ত প্রতিরক্ষা লাইন তৈরি করে।

HR-TEM তুলনা এটি স্পষ্ট করে: একক-স্তর নমুনায়, রূপালী ছড়িয়ে ছিটিয়ে থাকা বিন্দু হিসাবে সাবস্ট্রেটে প্রবেশ করে। দ্বি-স্তর নমুনায়, রূপালী বাইরের স্তরের বেশিরভাগ অংশ ভেদ করার পরে, এটি ভিতরের স্তর দ্বারা "বাটি আকৃতিতে" বাধ্য হয় — এটি পাশে ছড়িয়ে পড়ে কিন্তু আর নিচে যেতে পারে না।

প্রভাবও সরাসরি: অন্তর্নিহিত ওপেন-সার্কিট ভোল্টেজ 752 mV থেকে 757 mV এ বেড়েছে। সেই 5 mV লাভের পিছনে একটি মূল সত্য রয়েছে — রূপালী অনুপ্রবেশ স্পষ্টভাবে দমন করা হয়েছিল, এবং প্যাসিভেশন সংরক্ষিত ছিল। এই 5 mV "তৈরি" হয়নি, এটি সংরক্ষিত হয়েছিল — ভোল্টেজ যা অন্যথায় হারিয়ে যেত।

এই নকশাটি সংক্ষেপে বলতে: রূপালী ব্লক করার জ্ঞান "প্লাগিং"-এ নয়, "স্তরায়ণ"-এ — অভ্যর্থনাকারীরা অভ্যর্থনা করে, দ্বাররক্ষীরা দ্বার রক্ষা করে। বাইরের স্তর যোগাযোগ তৈরির কাজ করে, ভিতরের স্তর নিচের লাইন ধরে রাখে, এবং টানেল অক্সাইড শেষ স্টপের ব্যাকআপ দেয়।

পরিশোধ, খরচ, এবং শিল্পে এর অবস্থান

প্রথমে পরিশোধ: Voc,i +5 mV। সেই 26.66% প্রত্যয়িত দক্ষতার পিছনের স্তম্ভটি ঠিক এই দ্বি-স্তর কাঠামো।

এখন খরচ, সরাসরি: আরও একটি জমা, আরও একটি ইন্টারফেস। যোগ করা প্রক্রিয়া জটিলতা এবং খরচ বাস্তব। এবং কাগজটি নিজেই স্বীকার করে যে বাইরের স্তরটি রূপার 100% থামাতে পারেনি — সেই শেষ গেটটি ভিতরের স্তরের পলি-Si প্লাস টানেল অক্সাইডের সংমিশ্রণের উপর নির্ভর করে।

শিল্পের মানচিত্রে, এটি একবারের ঘটনা নয়। JinkoSolar-এর আগের প্রত্যয়িত 26.35% বাইফেসিয়াল TOPCon ঠিক একটি দ্বি-স্তর SiOx/poly-Si কাঠামো প্লাস UV পিকোসেকেন্ড লেজার নির্বাচনী পরিবর্তন ব্যবহার করেছিল। এবং একাধিক একাডেমিক দল দ্বি-স্তর এবং ত্রি-স্তর পলি-Si নিয়ে কাজ করছে। পলি-Si-এর কার্যকরী স্তরবিন্যাসই শিল্প যে দিকে এগোচ্ছে — এর পিছনে একই যুক্তি: একটি একক ফিল্ম থেকে "যোগাযোগ" এবং "প্যাসিভেশন"-এর দুটি কাজ আলাদা করুন এবং প্রতিটি নিজস্ব স্তরে দিন।

এখানে একটি পার্থক্য আঁকা মূল্যবান: এমনকি একই দ্বি-স্তর পলি-Si দিয়েও, সাম্প্রতিক দুটি রেকর্ড এটি ভিন্নভাবে ব্যবহার করে। Jinko 26.35% কাগজে (Yangzhou University + Jinko, EES), দ্বি-স্তর কাঠামোটি UV পিকোসেকেন্ড লেজার পরিবর্তনের সাথে ভেজা এচিং যুক্ত করে পিছনের অ-ধাতব অঞ্চলে বাইরের পলি-Si নির্বাচনীভাবে পাতলা করতে — লক্ষ্য ছিল পরজীবী শোষণ কমানো এবং বাইফেসিয়ালিটি বাড়ানো। এটি একটি "অপটিক্স সমস্যা"। Ningbo 26.66% কাগজটি দ্বি-স্তর কাঠামোকে রূপা আটকানো এবং প্যাসিভেশন সংরক্ষণের লক্ষ্যে রাখে। এটি একটি "বৈদ্যুতিক সমস্যা"। দ্বি-স্তর পলি-Si একটি প্ল্যাটফর্মের মতো — বিভিন্ন দল এতে বিভিন্ন সমস্যা সমাধান করে, কিন্তু দিক একই: প্রতিটি স্তরকে কেবল একটি কাজ করতে দিন। Ye Jichun-এর দলের নিজস্ব TOPCon-এর পরবর্তী পর্যায়ের দক্ষতা লিভারের তালিকায়, দ্বি-স্তর পলি-Si কাঠামো এবং স্থানীয় পলিসিলিকন (পলি ফিঙ্গার) একদম সামনে রয়েছে — এই Nature Energy কাগজটি সেই তালিকার প্রথম আইটেমটিকে একটি রেকর্ডে পরিণত করেছে।

তবুও কিছু ঠান্ডা জল ছিটাতে হবে: এই রেকর্ডগুলি সব ল্যাব সরঞ্জামে তৈরি, কাগজগুলি নিজেরাই তা বলে। ল্যাব থেকে গণ-উৎপাদন লাইনে, ফলন, চক্র সময়, খরচ — প্রতিটি গেট আবার পরিষ্কার করতে হবে।

একটি টেবিল এটি পরিষ্কার করতে

লাইন ক্রুকে ফিরিয়ে নেওয়ার জন্য তিনটি লাইন

প্রথমত, পিছনের দিকের রোগ এবং সামনের দিকের রোগ দুটি ভিন্ন প্যারামিটারে প্রকাশ পায়। যখন সামনের দিক ভুল হয়, এটি সাধারণত FF (যোগাযোগ প্রতিরোধ) এ দেখায়। যখন পিছনের দিক ভুল হয়, এটি সাধারণত Voc (প্যাসিভেশন ছিদ্র) এ দেখায়। যখন আপনি একটি Voc অসঙ্গতি খুঁজছেন, প্যাসিভেশন প্রক্রিয়া পরীক্ষা করার পাশাপাশি, ফায়ারিং তাপমাত্রা এবং পলি-Si গঠন উভয়ই তালিকায় থাকা উচিত।

দ্বিতীয়ত, রূপা কতদূর ভ্রমণ করে তা গঠন দ্বারা নির্ধারিত হয়। ফায়ারিং শুধুমাত্র থ্রটল নিয়ন্ত্রণ করে। রূপা কত গভীরে যায় — upstream হল পলি-Si গঠন নকশা: একক বা দ্বি-স্তর, উচ্চ বা নিম্ন স্ফটিকতা, ডোপিং ঘনত্ব গ্রেডিয়েন্ট। ফায়ারিং উইন্ডো শুধুমাত্র সেই ট্র্যাকে গতি নিয়ন্ত্রণ করে। যদি গঠন প্রতিরক্ষার একটি লাইন প্রদান না করে, তবে সূক্ষ্ম ফায়ারিং টিউনিং এটি বাঁচাতে পারবে না।

তৃতীয়ত, স্তরায়ণ প্রবণতা। সহায়ক স্ট্যাকটি ঘনিষ্ঠভাবে পর্যবেক্ষণ করুন। পলি-Si এর কার্যকরী স্তরায়ণ, পিছনের পলি ফিঙ্গার, AlOx ঐচ্ছিক থেকে বাধ্যতামূলক হওয়া — এই বিবর্তনগুলি সব একসাথে যুক্ত। যখন আপনি একটি প্রক্রিয়া পরিকল্পনা করেন, শুধুমাত্র একটি একক ধাপ দেখবেন না, গঠনটি যে দিকে বিবর্তিত হচ্ছে তা দেখুন।

সুতরাং TOPCon ধাতবকরণে প্রকৃত দক্ষতা লিভার হল রূপাকে "কঠিন" বার্ন করা নয়, বরং রূপাটি কোথায় শেষ হওয়া উচিত তা জানা।

সামনের দিক: এটি সঠিকভাবে প্রবেশ করতে দিন। পিছনের দিক: এটি সঠিকভাবে থামতে দিন।

এবং পরবর্তী পদক্ষেপ হল রূপাটি নিজেই কম এবং কম করা।

Ooitech-এর দৃষ্টিভঙ্গি

যে অংশটি আমাদের কারখানার মেঝেতে সবসময় সমস্যায় ফেলে তা হলো, Voc সমস্যাগুলি খুব কমই একটি একক নিয়ন্ত্রণের মাধ্যমে সমাধান হয়। একটি পিছনের Voc যা ফায়ারিং উইন্ডো যেভাবেই টিউন করুন না কেন পুনরুদ্ধার হয় না, তা সাধারণত কাঠামোর গল্প, পেস্টের গল্প নয় — এবং বাইলেয়ার পলি-Si মূলত শিল্পের স্বীকারোক্তি। মনে রাখা দরকার এই সংখ্যাগুলি এখনও ল্যাব টুল থেকে আসে, তাই প্রকৃত লাইনে যাওয়ার সময় ফলন এবং সাইকেল টাইমই মূল কথা বলে। এই ধরনের সেল-লেভেল বিশ্লেষণ যদি আপনার পছন্দ হয়, তাহলে YouTube চ্যানেলটি www.youtube.com/ooitech এ প্রকৃত মডিউল লাইনের ভেতর থেকে আরও কিছু দেখতে পাবেন।