TOPCon কপার প্লেটিং আরেকটি পদক্ষেপ এগিয়ে নিয়েছে: LIF সিন্টারিং প্রতিস্থাপন করে, দক্ষতা +0.45% abs., Voc ক্ষতি মেরামত করা হয়েছে
সূচিপত্র
ভূমিকা
পূর্ববর্তী গবেষণা থেকে একটি নতুন অগ্রগতি
গতকাল আমরা জিয়াংনান ইউনিভার্সিটির TOPCon কপার প্লেটিং সম্পর্কিত একটি গবেষণাপত্র নিয়ে আলোচনা করেছি: লেজার গ্রুভিং সিলিকনের ক্ষতি করে, ক্রিস্টালিনিটি 30 শতাংশ পয়েন্ট কমে যায় এবং এটি মেরামত করতে অ্যানিলিং প্রয়োজন। সেই গবেষণাপত্রটি এই সিদ্ধান্তে পৌঁছেছে যে 750°C অ্যানিলিং + HF ক্লিনিং দক্ষতা 23.41% থেকে পুনরায় 24.85% এ ফিরিয়ে আনতে পারে।
কিন্তু প্রোডাকশন লাইনে যে কেউ জানে যে 750°C অ্যানিলিং নিজেই একটি হাইড্রোজেন-ইনডিউসড ব্লিস্টার ঝুঁকি — তাপমাত্রার উইন্ডো অত্যন্ত সংকীর্ণ। 775°C এর উপরে পিছনের প্যাসিভেশন স্তরে ব্লিস্টার হয় এবং 800°C এ ফলাফল কোনো অ্যানিলিং না করার চেয়েও খারাপ।
এর চেয়ে ভালো উপায় আছে কি?
2026 সালে জিয়াংনান ইউনিভার্সিটি + জিয়াংসু জিয়াংহুয়ান + ডিআর লেজার দ্বারা প্রকাশিত একটি দ্বিতীয় গবেষণাপত্র একটি নতুন উত্তর দেয়: লেজার ড্যামেজ মেরামত করার সময় ঐতিহ্যবাহী নিম্ন-তাপমাত্রার সিন্টারিং প্রতিস্থাপন করতে LIF (লেজার-ইনডিউসড ফায়ারিং) ব্যবহার করুন।
ফলাফল: দক্ষতা বৃদ্ধি +0.45% abs., Voc লাভ 0.86mV, এবং — কন্টাক্ট রেজিস্ট্যান্স ইউনিফরমিটিতে একটি বড় উন্নতি।
1. একটি দ্রুত পুনরালোচনা: TOPCon কপার প্লেটিং প্রক্রিয়া এবং এর সমস্যাগুলি
স্ট্যান্ডার্ড প্রক্রিয়া এবং যেখানে এটি ব্যাথা করে
স্ট্যান্ডার্ড TOPCon Ni/Cu প্লেটিং ফ্লো:
লেজার গ্রুভিং → ক্ষতি মেরামতের জন্য উচ্চ-তাপমাত্রা অ্যানিলিং → HF পরিষ্কার → Ni প্লেটিং → নিম্ন-তাপমাত্রা সিন্টারিং → Cu প্লেটিং
দুটি সমস্যা:
লেজার গ্রুভিং সিলিকনের ক্ষতি করে: পূর্ববর্তী নিবন্ধে আলোচিত, ক্রিস্টালিনিটি 99.3% থেকে 69.8% এ নেমে যায়, মেরামতের জন্য উচ্চ-তাপমাত্রা অ্যানিলিং প্রয়োজন।
প্রচলিত নিম্ন-তাপমাত্রা সিন্টারিং অসম: ফার্নেস পুরো সেল গরম করে, প্রান্ত দ্রুত তাপ হারায় যখন কেন্দ্র বেশি গরম থাকে, যার ফলে প্রান্তে কন্টাক্ট রেজিস্ট্যান্স বেশি এবং কেন্দ্রে কম — অসম কারেন্ট সংগ্রহ FF-কে ক্ষতিগ্রস্ত করে।
এই নতুন গবেষণাপত্রের মূল অগ্রগতি: প্লেটিং ফ্লোতে LIF সন্নিবেশ করানো এক ঢিলে দুই পাখি মারে — এটি অসম নিম্ন-তাপমাত্রা সিন্টারিং প্রতিস্থাপন করে এবং লেজারের ক্ষতি মেরামত করতে সহায়তা করে।
2. LIF কী, এবং এটি প্রচলিত সিন্টারিং থেকে কীভাবে আলাদা?
ফার্নেস হিটিং বনাম পয়েন্ট-টু-পয়েন্ট ওয়েল্ডিং
প্রচলিত নিম্ন-তাপমাত্রা সিন্টারিং: পুরো সেল ফার্নেসে রেখে 200–400°C তাপমাত্রায় বেক করা। সমস্যা হল অসম গরম — প্রান্ত দ্রুত ঠান্ডা হয়, কেন্দ্র বেশি গরম হয়, এবং কন্টাক্ট রেজিস্ট্যান্স সেল জুড়ে উল্লেখযোগ্যভাবে পরিবর্তিত হয়।
LIF (লেজার-ইনডিউসড ফায়ারিং): একটি 1064nm ইনফ্রারেড লেজার সেলের সামনের দিকে দ্রুত স্ক্যান করে যখন একটি রিভার্স বায়াস (2–18V) প্রয়োগ করা হয়। লেজার ফটোজেনারেটেড ক্যারিয়ারকে উত্তেজিত করে, রিভার্স বায়াস তাদের দিকনির্দেশকভাবে চালিত করে, ধাতু-সিলিকন ইন্টারফেসে সুনির্দিষ্ট স্থানীয় জুল হিটিং উৎপন্ন করে.
এক বাক্যে পার্থক্য: প্রচলিত সিন্টারিং হল "পুরো-সেল বেকিং", LIF হল "পয়েন্ট-টু-পয়েন্ট ওয়েল্ডিং"। LIF শুধুমাত্র গ্রিডলাইনের নিচে কন্টাক্ট অঞ্চল গরম করে, বাকি সব তাপীয়ভাবে অক্ষত রাখে।
3. LIF কপার-প্লেটেড সেলে কতটা ভালো কাজ করে?
14V এ সুইট স্পট খোঁজা
গবেষণাপত্রটি প্রথমে একটি বেসলাইন পরীক্ষা চালায়: Ni/Cu প্লেটিং সম্পন্ন সেলগুলিতে বিভিন্ন রিভার্স বায়াস ভোল্টেজে LIF প্রয়োগ করে।
| LIF রিভার্স ভোল্টেজ | দক্ষতা | Voc | FF | Rs |
|---|---|---|---|---|
| কোনো LIF নয় (বেসলাইন) | 24.29% | 696.27mV | 81.74% | 1.51mΩ |
| 8V | উন্নতি হচ্ছে | — | — | — |
| 14V | 24.69% | +0.32mV | +1.22% | 1.16mΩ |
| 16–18V | পতন | পতন | তীব্র পতন | মূলত অপরিবর্তিত |
সর্বোত্তম প্যারামিটার: 14V বিপরীত বায়াস, দক্ষতা লাভ +0.401% পরম, FF লাভ 1.22%, Rs হ্রাস 23%।
কেন উচ্চ ভোল্টেজ জিনিস আরও খারাপ করে?
পেপারটি Suns-Voc ব্যবহার করে অন্ধকার স্যাচুরেশন কারেন্ট ঘনত্ব J01 এবং J02 পরিমাপ করে:
J01 (pn-জাংশন পুনর্মিলন প্রতিনিধিত্ব করে): ভোল্টেজের সাথে সামান্য পরিবর্তন
J02 (ধাতু-সিলিকন ইন্টারফেস পুনর্মিলন প্রতিনিধিত্ব করে): 14V এ সর্বনিম্ন, 16–18V এ তীব্র বৃদ্ধি
অনুবাদ: অত্যধিক ভোল্টেজ মানে অত্যধিক জুল তাপ, এবং ইন্টারফেস "মৃত্যু পর্যন্ত ঝালাই হয়ে যায়"। উইন্ডোটি 14V এর কাছাকাছি অবস্থিত।
4. কেন LIF লেজারের ক্ষতি মেরামত করতে পারে?
রামান স্পেকট্রোস্কোপি গোপন প্রকাশ করে
পেপারটি একটি মূল পরীক্ষা চালিয়েছে: প্লেটেড ধাতু খুলে ফেলুন এবং গ্রিডলাইনের নীচে সিলিকনের স্ফটিকতা পরিমাপ করতে রামান স্পেকট্রোস্কোপি ব্যবহার করুন।
| শর্ত | স্ফটিকতা |
|---|---|
| কোনো LIF নেই (শুধুমাত্র উচ্চ-তাপমাত্রা অ্যানিলিং মেরামত) | ~95% |
| LIF 8–14V | +0.76% ~ 1.84% |
| LIF 16–18V | হ্রাস পায় |
উচ্চ-তাপমাত্রা অ্যানিলিংয়ের উপরে, LIF স্ফটিকতাকে আরও বাড়িয়ে তোলে।
প্রক্রিয়াটি: LIF একটি স্থানীয় তাত্ক্ষণিক উচ্চ তাপমাত্রা তৈরি করে (প্রথাগত অ্যানিলিং তাপমাত্রার চেয়ে অনেক বেশি) যা নিরাকার সিলিকনকে আরও সম্পূর্ণরূপে পুনরায় স্ফটিক করতে দেয়, এবং এটি কেবল গ্রিডলাইনের নীচের অঞ্চলগুলিকে উত্তপ্ত করে, পিছনের প্যাসিভেশন স্তরটি অক্ষত রেখে.
এটি পূর্ববর্তী নিবন্ধের স্থায়ী উদ্বেগের সমাধান করে — উচ্চ-তাপমাত্রা অ্যানিলিংয়ের জন্য তাপমাত্রার পরিসর সংকীর্ণ, এবং 775°C এর উপরে পিছনের প্যাসিভেশন ফোসকা পড়ে। LIF স্থানীয় উত্তাপ; পিছনের অংশ প্রভাবিত হয় না, তাই তাপমাত্রা আরও বেশি নেওয়া যায় এবং মেরামতের প্রভাব আরও ভাল।
5. LIF কখন প্রয়োগ করা উচিত? সময় গুরুত্বপূর্ণ
তিনটি প্রার্থী এবং একটি স্পষ্ট বিজয়ী
প্লেটিং প্রক্রিয়ায় তিনটি ধাপ রয়েছে: Ni প্লেটিং → নিম্ন-তাপমাত্রা সিন্টারিং → Cu প্লেটিং। LIF কোথায় সন্নিবেশ করা উচিত?
পেপারটি তিনটি সময়ের তুলনা করে:
| গ্রুপ | LIF সময় | সর্বোত্তম ভোল্টেজ | সেরা দক্ষতা | স্ফটিকতা |
|---|---|---|---|---|
| A | Ni-এর পরে, সিন্টারিংয়ের আগে | 8V | 24.689% | ~95.6% |
| B | সিন্টারিংয়ের পরে, Cu-এর আগে | 8V | 24.663% | ~96.45% |
| C | Cu-এর পরে | 14V | 24.69% | সর্বোচ্চ |
উপসংহার: LIF সবচেয়ে ভাল কাজ করে যখন একেবারে শেষে স্থাপন করা হয় — Cu প্লেটিং সম্পূর্ণ হওয়ার পরে.
কেন?
Cu প্লেটিংয়ের পরে, ইলেক্ট্রোড প্রতিরোধ নাটকীয়ভাবে কমে যায়। যখন LIF ভোল্টেজ প্রয়োগ করে, কারেন্ট বিতরণ আরও সমান হয়, জুল উত্তাপ আরও সমান হয় এবং ইন্টারফেস যোগাযোগ আরও পুঙ্খানুপুঙ্খভাবে অপ্টিমাইজ করা হয়।
যদি LIF শুধুমাত্র Ni স্তরে প্রয়োগ করা হয় (Cu প্লেটিংয়ের আগে), প্রতিরোধ বেশি হয়; একই ভোল্টেজ অত্যধিক জুল উত্তাপ তৈরি করে, যা সহজেই "ইন্টারফেসকে মেরে ফেলতে পারে"।
6. একটি বড় আবিষ্কার: LIF সম্পূর্ণরূপে নিম্ন-তাপমাত্রা সিন্টারিং প্রতিস্থাপন করতে পারে
চুল্লি সম্পূর্ণভাবে এড়িয়ে যাওয়া
যদি LIF Ni–Si যোগাযোগ অপ্টিমাইজ করতে পারে, তাহলে আমরা কি ঐতিহ্যগত নিম্ন-তাপমাত্রা সিন্টারিং ধাপটি সম্পূর্ণভাবে এড়িয়ে যেতে পারি?
পেপারটি একটি পরীক্ষা ডিজাইন করেছে (গ্রুপ D): Ni প্লেটিং → LIF (8V) → সরাসরি Cu প্লেটিং, নিম্ন-তাপমাত্রা সিন্টারিং ধাপটি এড়িয়ে গিয়ে।
ফলাফল:
| গ্রুপ | প্রক্রিয়া | দক্ষতা | যোগাযোগ প্রতিরোধের একরূপতা (প্রান্ত–কেন্দ্র পার্থক্য) |
|---|---|---|---|
| O | ঐতিহ্যগত সিন্টারিং, LIF ছাড়া | বেসলাইন | 3.53Ω |
| A | Ni+LIF+সিন্টারিং+Cu | 24.689% | 2.05Ω |
| B | Ni+Sintering+LIF+Cu | 24.663% | 1.46Ω |
| C | Ni+Sintering+Cu+LIF | 24.69% | 1.54Ω |
| D | Ni+LIF+Cu (কোনো sintering নেই) | 24.74% | 0.45Ω |
গ্রুপ D-এর কন্টাক্ট রেজিস্ট্যান্সের সমতা ঐতিহ্যবাহী sintering অন্তর্ভুক্ত প্রতিটি গ্রুপকে ছাড়িয়ে যায়।
কেন?
ঐতিহ্যবাহী sintering ফার্নেসগুলি অসমভাবে তাপ দেয় — প্রান্তগুলি দ্রুত তাপ হারায়, কেন্দ্র বেশি গরম হয় — যার ফলে প্রান্তে কন্টাক্ট রেজিস্ট্যান্স বেশি এবং কেন্দ্রে কম হয়। LIF একটি পয়েন্ট স্ক্যান; প্রতিটি পয়েন্ট ঠিক একই শক্তি পায়, স্বভাবতই সমান.
LIF ভোল্টেজ আরও অপ্টিমাইজ করে 6Vএ, গ্রুপ D-এর কার্যকারিতা পৌঁছায় 24.74%, Voc পৌঁছায় 696.72mV — কার্যকারিতায় +0.45% abs. বেশি এবং Voc-এ +0.86mV বেশি ঐতিহ্যবাহী sintering + LIF ছাড়া বেসলাইনের তুলনায়।
7. উৎপাদন লাইনের প্রভাব: কপার প্লেটিংয়ের জন্য ভর উৎপাদনের থ্রেশহোল্ড কি কমেছে?
তিনটি কংক্রিট অগ্রগতি
এই পেপারটি বেশ কিছু বাস্তব অগ্রগতি প্রদান করে:
1. Voc ক্ষতি মেরামত করা যায়, এবং আরও ভালভাবে মেরামত করা যায়। পূর্ববর্তী নিবন্ধের 750°C অ্যানিলিংয়ের একটি সংকীর্ণ তাপমাত্রা উইন্ডো এবং পিছনের দিকে ফোসকা পড়ার ঝুঁকি ছিল। LIF স্থানীয়ভাবে তাপ দেয়, পিছনের দিক নিরাপদ থাকে এবং মেরামত আরও কার্যকর হয়।
2. একটি প্রক্রিয়া ধাপ সাশ্রয় হয়, তবে সরঞ্জাম বিনিয়োগ বিবেচনা করতে হবে। ঐতিহ্যবাহী প্রবাহ: Ni প্লেটিং → নিম্ন-তাপমাত্রা sintering → Cu প্লেটিং। LIF পদ্ধতি: Ni প্লেটিং → LIF → Cu প্লেটিং। sintering ফার্নেস এবং প্রক্রিয়া সময় সাশ্রয় হয়, কিন্তু LIF সরঞ্জাম নিজেই বেশি ব্যয়বহুল, এবং প্লেটিং লাইনের সাথে একীকরণ আরও জটিল। প্রকৃত ROI সরঞ্জামের উদ্ধৃতির উপর নির্ভর করে।
3. কন্টাক্ট রেজিস্ট্যান্সের সমতা হল লুকানো বোনাস। ঐতিহ্যবাহী sintering-এ প্রান্ত থেকে কেন্দ্র পর্যন্ত কন্টাক্ট রেজিস্ট্যান্সের ব্যবধান 3.53Ω; LIF পদ্ধতি এটি কমিয়ে 0.45Ω করে। ভালো সমতার অর্থ হল আরও সমান কারেন্ট সংগ্রহ, উচ্চতর FF, এবং মডিউল স্তরে কম হট-স্পট ঝুঁকি।
কিন্তু ভর উৎপাদনের বাধা রয়ে গেছে:
LIF সরঞ্জাম বিনিয়োগ: sintering ফার্নেস প্রতিস্থাপনের সময়, আপনি একটি লেজার + পাওয়ার সাপ্লাই + কন্ট্রোল সিস্টেম যোগ করেন। সরঞ্জাম বিক্রেতার মূল্য নির্ধারণ অর্থনীতি নির্ধারণ করে।
লাইন ইন্টিগ্রেশন জটিলতা: LIF কে প্লেটিং লাইনের সাথে নির্বিঘ্নে সংযুক্ত করতে হবে, এবং সাইকেল-টাইম ম্যাচিং (পেপারটি 20 m/s স্ক্যান গতি ব্যবহার করে) যাচাই প্রয়োজন।
GW-স্কেল ধারাবাহিকতা: পেপারটি ল্যাব/পাইলট স্তরে রয়েছে; বড় আকারের ভর উৎপাদনে ফলন স্থিতিশীলতার জন্য এখনও সহায়ক ডেটা প্রয়োজন।
8. Aiko ABC এর সাথে তুলনা
দুটি পথ, দুটি গল্প
| আইটেম | Aiko ABC | TOPCon + LIF কপার প্লেটিং |
|---|---|---|
| সেল স্ট্রাকচার | সম্পূর্ণ ব্যাক-কন্টাক্ট | সামনে + পিছনে |
| লেজার গ্রুভিং প্রয়োজন | না | হ্যাঁ |
| লেজার ড্যামেজ ইস্যু | কোনোটিই নয় | হ্যাঁ, কিন্তু LIF ক্ষতি মেরামত করতে এবং একই সাথে যোগাযোগ অপ্টিমাইজ করতে পারে |
| মেটালাইজেশন প্রক্রিয়া | Cu/Ni/Sn প্লেটিং | Ni/Cu প্লেটিং + LIF |
| ভর উৎপাদনের অবস্থা | ইতিমধ্যে ভর উৎপাদনে | ল্যাব / পাইলট |
Aiko-এর BC আর্কিটেকচার স্বাভাবিকভাবেই লেজার-গ্রুভিং ফাঁদ এড়িয়ে চলে। TOPCon এটি এড়াতে পারে না, কিন্তু LIF একটি "গর্ত পূরণ + অপ্টিমাইজ" সমন্বয় সমাধান দেয় — শুধু ক্ষতি মেরামতই নয়, বরং একটি প্রক্রিয়া ধাপ বাঁচায় এবং একরূপতা উন্নত করে।
9. সারসংক্ষেপ
বর্তমান অবস্থা
জিয়াংনান বিশ্ববিদ্যালয়ের এই নতুন গবেষণাপত্রটি একটি জিনিস প্রমাণ করে: TOPCon কপার প্লেটিং-এ লেজারের ক্ষতি শুধু মেরামত করা যায় না, বরং LIF এটি ঐতিহ্যবাহী অ্যানিলিংয়ের চেয়ে ভালো মেরামত করে — এবং এর পাশাপাশি এটি নিম্ন-তাপমাত্রা সিন্টারিংয়ের একরূপতা সমস্যাও সমাধান করে।
+0.45% abs. দক্ষতা বৃদ্ধি, 0.86mV Voc বৃদ্ধি, এবং যোগাযোগ প্রতিরোধের একরূপতায় বড় উন্নতি — এই তিনটি সংখ্যা যেকোনো উৎপাদন লাইনে গুরুত্ব সহকারে মূল্যায়নের যোগ্য।
ভর উৎপাদনের থ্রেশহোল্ড এখনও বিদ্যমান, কিন্তু প্রযুক্তিগত রোডম্যাপ আরও পরিষ্কার হচ্ছে।
আলোচনার বিষয়: LIF কি নিম্ন-তাপমাত্রা সিন্টারিং প্রতিস্থাপন করে TOPCon কপার প্লেটিংয়ের ভর উৎপাদনের জন্য "চূড়ান্ত ধাক্কা", নাকি শুধু একটি "ল্যাব-সাইড আইসিং অন দ্য কেক"?
রেফারেন্স তথ্য:
শিরোনাম: TOPCon সোলার সেল মেটালাইজেশনের জন্য লেজার-ইনডিউসড ফায়ারিং এবং Ni/Cu প্লেটিং-এর সমন্বয়
লেখক: জিংইয়ুন ঝাং, শি শি, জিয়ানবো শাও এবং অন্যান্য (জিয়াংনান বিশ্ববিদ্যালয় + জিয়াংসু জিয়াংহুয়ান টেকনোলজি + DR লেজার)
জার্নাল: সোলার এনার্জি ম্যাটেরিয়ালস অ্যান্ড সোলার সেলস
বছর: 2026
DOI: 10.1016/j.solmat.2026.114198
