La Última Batalla de la Parte Trasera de BC-TOPCon: Mantener el SiOx Inferior Congelado, Zonificar la Capa Intermedia con AlOx/SiOx
Tabla de contenidos
Introducción del Producto
"Viejo Zhang, ese artículo del 26.34% con dedos frontales y contacto total en la capa doble p trasera — el siguiente paso es hacer que el dedo p trasero también tenga forma de dedo, y eso es BC real. Pero debajo del dedo p, esa capa intermedia de SiOx: ¿nos quedamos con el SiOx puro del 26.66, o cambiamos a AlOx/SiOx para aprovechar el efecto de campo?" Esa pregunta surgió esta mañana, justo después de que dejé el artículo del 26.34% en el chat grupal de la línea de producción, y los chicos del proyecto BC empezaron a perseguirlo.
En el BC-TOPCon real, el SiOx inferior — el que cultiva los pinholes pasivantes — no se puede tocar. Pero la capa "SiOx intermedia", cuyo trabajo original era bloquear Ag y adelgazar la capa de parada, se puede jugar por zonas una vez que los dedos p se localizan. Las regiones sin contacto van a AlOx/SiOx para aprovechar el efecto de campo. Las regiones de contacto, justo debajo de la pasta, mantienen SiOx puro para detener la difusión de B que no explote. Ese único cambio es el mayor bocado que puedes comer en la parte trasera dentro del salto absoluto del 1.3% del 26.34% al 27.6%+.
Parámetros Técnicos
Primero, los dos puntos de referencia BC de 27%+ sobre la mesa
Zheng, Z. et al. Maximizing carrier extraction in hybrid back-contact silicon solar cells. Nature (2026). https://doi.org/10.1038/s41586-026- (Universidad Tecnológica de Beijing + Golden Stone Energy, certificado 27.62%)
LONGi HIBC, 28.13%, ISFH CalTeC abril 2026 (LONGi HIBC 2.0, ruta HPBC, récord recién establecido). Construido sobre HIBC 1.0 (Wang G. et al., Nature 647, 369–374, 2025, DOI:10.1038/s41586-025-09681-w, 27.81%) iterado con iPET + LIC; artículo pendiente, certificación en el sitio oficial de LONGi.
| Métrica | JinKo 26.66% (n-TOPCon bifacial) | BJUT + Golden Stone 27.62% (HBC) | LONGi HIBC 28.13% |
|---|---|---|---|
| Estructura | Boro frontal + n-TOPCon trasero de contacto total de doble capa | a-SiOx frontal + p/n interdigitado trasero (HBC) | HJT-P frontal + dedo TOPCon-N trasero (HIBC) |
| Voc (mV) | 744.6 | 740 | — |
| Jsc (mA/cm²) | ~41.2 est. | 42.54 | — |
| FF (%) | 85.57 | 87.73 | — |
| Movimiento clave | Doble capa SiOx/poli + bloqueo de Ag | Pasivación frontal con a-Si dopado con B en gradiente y a-SiOx dopado con O | Pasivación híbrida bipolar (lado P a-Si:H + lado N poli) |
Observa ese FF del 87.73%. El 26.66% solo alcanza el 85.57%. Esa diferencia absoluta del 2% en FF no es algo que una "doble capa trasera" pueda compensar por sí sola. Proviene de la optimización de la geometría de los dedos traseros, el sombreado sin rejilla en la superficie frontal y la reducción de la recombinación de contacto al nivel de 400-500 fA/cm² (más abajo).
Ventajas Técnicas
Cómo cambia la doble capa SiOx/poli una vez que los dedos p están localizados
Tanto las "dobles capas" del 26.66% como del 26.34% son contactos traseros de área completa: el poli cubre toda la superficie trasera, el SiOx intermedio se extiende como una lámina continua. Una vez que el BC real hace que tanto la parte trasera n como la p tengan forma de dedos, la pila pasa de "manta" a "interdigitada", y esas dos lógicas deben re-dividirse.
SiOx inferior (~1.x nm, el sitio del túnel) — nunca se mueve.
Este es el terreno de origen de ese artículo sobre pasivación por agujeros de Das Solar. Cultiva agujeros portadores de oxígeno de clase 10¹² cm⁻², y reducir J₀ a 2-4 fA/cm² depende de ello.
En BC, el SiOx inferior bajo el dedo p enfrenta poli dopado con B, no P. B se sitúa con mayor Dit en la interfaz Si/SiO₂, y la segregación de B daña la estequiometría del SiOx. Por lo tanto, el SiOx inferior del lado del dedo p en realidad debe ser ligeramente más grueso que el del lado del dedo n (+0.2-0.3 nm), con un pre-recocido a 1050°C para activar B y llevar la cristalinidad al 98% (la línea base que da el artículo del 26.34%).
SiOx intermedio (originalmente 1.5 nm, el sitio de bloqueo de Ag) — en BC, el material puede zonificarse.
Esta es la variable central. El intermedio en 26.66/26.34 es SiO₂ térmico puro, de función única (bloquear Ag + adelgazar la capa de parada). Bajo la estructura BC interdigitada, la región del dedo p enfrenta dos nuevos puntos de dolor que el contacto de área completa nunca tuvo que afrontar.
Punto de dolor A: El lado p-TOPCon es naturalmente débil en efecto de campo. La carga fija de B en la interfaz Si/SiO₂ es positiva (opuesta al lado n+). El SiOx puro no da pasivación por efecto de campo en el lado p, por lo que hay que tomar prestada carga negativa de una pila externa de AlOx.
Punto de dolor B: La recombinación de contacto metálico J₀,metal bajo el dedo p es el techo de eficiencia de BC. El BC libre de plata hoy se sitúa en un contacto de Al con J₀,metal ~2400-2500 fA/cm², lo que corresponde a una eficiencia de ~25.9%. Para alcanzar el nivel del sistema Ag del 26.8%, hay que reducir J₀,metal por debajo de 400-500 fA/cm².
Una capa intermedia de SiOx puro no puede manejar A. Cambiar todo a AlOx/SiOx pisa otra mina terrestre.
AlOx/SiOx como capa túnel es una trampa, pero como capa intermedia podría ser un caramelo
Dos escenarios se mezclan en la literatura y deben mantenerse separados.
Escenario 1: AlOx reemplaza directamente el SiOx inferior como capa túnel. El trabajo de Kaur (Solar Energy Materials 2021) es la historia de advertencia aquí:
Las capas dobles de AlOx y AlOx/SiOx como capas túnel pasivan peor que el SiOx puro.
Mecanismo: AlOx/SiOx mejora notablemente la difusión de B y suprime la difusión de P. El B se acumula en un "reservorio" en la región de AlOx y luego empuja hacia c-Si — una doble explosión de recombinación Auger más defectos de pares B-O.
Además, el Al se difunde desde el AlOx hacia el c-Si formando niveles profundos, por lo que la recombinación SRH también aumenta.
Por lo tanto, el SiOx inferior absolutamente no puede ser reemplazado por AlOx — esa es la razón raíz por la que las líneas base de 26.66/26.34 no se mueven, y es exactamente por lo que LONGi HIBC funciona con "lado P con a-Si:H (lógica HJT), lado N con poly (lógica TOPCon)". El lado P simplemente evita la configuración SiOx/poly y toma la ruta amorfa + hidrógeno de HJT para esquivar la trampa de B-SiOx.
Escenario 2: AlOx/SiOx se sitúa en la posición "intermedia" (sin tunelización, solo efecto de campo + bloqueo de Ag). Esta es la jugada exclusiva de BC:
El SiOx inferior (1.x nm) permanece como SiO₂ térmico puro, cultivando los agujeros pasivantes.
Sobre el poly interno (p+, alta cristalinidad), debajo del poly externo (p++, fuertemente dopado para metalización) se encuentra el SiOx intermedio puro (1-1.5 nm).
En regiones sin contacto (entre dedos, y dentro de los dedos lejos de la pasta), el intermedio cambia a una pila ultra-delgada de AlOx (2-4 nm) / SiOx (1 nm). La carga fija negativa de AlOx ~10¹²-10¹³ cm⁻² otorga al dedo p un efecto de campo y reduce el Dit del lado p-TOPCon.
En regiones de contacto (bajo la abertura de la pasta), el intermedio mantiene SiOx puro — para evitar que el AlOx permita que la difusión de B explote durante el disparo (la pasta de Ag se dispara a 700-800°C, y el AlOx se vuelve inestable por encima de 550°C cuando el Si-H se disocia).
Todavía no hay datos públicos de sección transversal de BC en este "medio zonificado", pero la cadena lógica se sostiene. a-SiOx:H/AlOx:H a 6nm/12nm sobre pasivación frontal de tipo n ya alcanza τeff 5.1 ms sin recocido, lo que indica que AlOx sin contacto directo con c-Si (con a-SiOx o SiOx en medio) permite que el efecto de campo y la pasivación química cooperen. La región sin contacto del dedo p de BC es exactamente ese caso: el SiOx inferior separa el c-Si, el AlOx/SiOx intermedio separa el poli interior, AlOx nunca toca c-Si, y la ruta de difusión de B está bloqueada por dos barreras, el SiOx inferior más el poli interior, mucho más seguro que AlOx como capa de túnel directo.
Aplicación del producto
Tres movimientos de apoyo para la localización del dedo p (el incremento de 26.34 a 27.6)
| Movimiento | Línea base 26.34% | Incremento por localización del dedo p de BC | Cuello de botella abordado |
|---|---|---|---|
| SiOx inferior | Contacto completo 1.8 nm (lado p-TOPCon) | 1.8→2.0 nm bajo el dedo p (anti-pinning de B), 1.3-1.5 nm bajo el dedo n | La segregación de B daña el SiOx |
| SiOx intermedio | SiOx puro 1 nm (in-situ) | Zonificado: AlOx(3nm)/SiOx(1nm) sin contacto, SiOx puro 1 nm en contacto | Efecto de campo débil en el lado p |
| Poli exterior | 90 nm p++, pasta de metal alcalino | Apertura LCO con láser bajo el dedo p, abre solo AlOx/SiNx sin dañar poli/SiOx (iVoc verificado estable) | J₀,metal 2400→400 |
| Recocido | Pre-recocido a 1050°C, cristalinidad 98% | Igual, pero la ventana de co-recocido de dedos p/n debe comprometerse — lado P 880-920, lado B 1050, dividido en recocido largo a ~950-980°C | Conflicto de presupuesto térmico |
| Metalización | Pasta de Ag con metal alcalino (4wt% Na₂O/K₂O) | Contacto de Al sin plata o pasta mixta Ag-Al, disparo a 700°C en dedo p J₀,metal ~2400, dedo n ~2500 en la misma condición | Sin plata + presionar J₀,metal a 400 |
Ese dato de BC sin plata importa: después del LCO (apertura de contacto por láser) el iVoc apenas cae y el Raman no muestra señal amorfa, demostrando que "abrir la ventana sin romper la pasivación de poly/SiOx" es factible — esa es la base de proceso para "mantener SiOx puro en el medio de las regiones de contacto + ventana de pasta LCO" bajo el dedo p de BC. Pero J₀,metal 2400 fA/cm² solo se traduce en 25.9% de eficiencia. Esa brecha absoluta de 0.9% frente al sistema con Ag del 26.8% se consume por completo en la recombinación de contacto. El cuello de botella para el siguiente salto no es la capa de pasivación, es la metalización.
Entonces, ¿qué está realmente en juego en la parte trasera en ese último salto al 27%?
Alinea las cuatro generaciones — Das 25.4 → JinKo 26.66 → JinKo 26.34 → Golden Stone 27.62 / LONGi 28.13:
Generación 25.4%: la parte trasera luchaba con la "personalidad de los agujeros" del SiOx inferior (pasivación vs recombinación), con oxidación en dos pasos por LPCVD que crecía agujeros pasivantes de clase 10¹².
Generación 26.66%: la parte trasera luchaba con la doble capa SiOx/poly + bloqueo de Ag con SiOx intermedio + adelgazamiento por láser, resolviendo la degradación de la metalización y la absorción parásita.
Generación 26.34%: p-TOPCon trasero de contacto total con doble capa + pasta de metal alcalino + pre-recosido a 1050°C, royendo la segregación de B en el lado p y la metalización.
Generación 27.6%+ (BC): p/n interdigitados en la parte trasera, SiOx inferior ajustado por polaridad (lado p 2.0 / lado n 1.3) + medio zonificado (AlOx/SiOx sin contacto para efecto de campo, SiOx puro en contacto) + apertura LCO sin dañar la pasivación + metalización sin plata o con baja plata presionando J₀,metal a 400.
Una conclusión contraintuitiva: por encima del 27%, en la "combinación de efecto de campo + doble capa" de la parte trasera, el AlOx no puede ir en la parte inferior (el sitio de túnel dispara la difusión de B), solo en la región media sin contacto. Esa es la mayor diferencia con la era PERC de "AlOx directamente sobre c-Si para tomar prestada carga negativa". La estructura BC te da justo el espacio para un "medio zonificado" (la geometría interdigitada trae su propia zonificación). El TOPCon de contacto total simplemente no puede jugar esto. Eso también explica por qué 26.66/26.34 nunca pusieron AlOx en el medio — son de contacto total, el medio tiene que funcionar como capa de parada + bloqueo de Ag, y el SiOx puro es más seguro.
Qué puede probar primero una línea piloto de BC
Mover el SiOx inferior del dedo p de 1.5 a 1.8-2.0 nm — añadir 30-50% de tiempo de O₂ a 620°C en LPCVD, mirar primero el perfil ECV de segregación de B.
Ejecutar muestras medias de "dos opciones": Grupo A SiOx puro 1.5 nm (línea base 26.66), Grupo B ALD AlOx 3nm / SiOx 1nm sin contacto más SiOx puro 1.5 nm en contacto (alinear bien la ventana LCO).
Ajuste el láser LCO para acomodar AlOx — AlOx es más sensible a 355 nm que SiOx, por lo que la receta de fotón UV profundo de 4.8 eV "abrir solo SiNx/AlOx sin dañar poly/SiOx" necesita recalibrarse para las dosis del lado B y del lado N por separado.
Cambie la metalización a pasta mixta Ag-Al o Al completo, fije el disparo a 700°C — la línea base n/p J₀,metal 2400-2500 necesita frita de vidrio + atmósfera de disparo + densidad de patrón de contacto ajustados juntos para alcanzar 400-500.
Preguntas abiertas para el equipo de metalización BC
Viabilidad de fabricación del "medio zonificado" bajo el dedo p — ¿el ALD AlOx solo en la región sin contacto necesita una máscara, o deposita en toda la cara y deja que el LCO barra el AlOx de la región de contacto? Lo primero añade un paso de máscara (BC ya es bastante complejo), lo segundo arriesga que el láser LCO barra la pila AlOx/SiOx y dañe el SiOx inferior que pasiva los pinholes (solo se verificó que barrer AlOx/SiNx no daña poly/SiOx; la pila AlOx/SiOx no se verificó).
Además, el 27.62% de Golden Stone usó "pasivación frontal de a-Si dopado con B en gradiente + a-SiOx dopado con O," con el lado P en lógica HJT en lugar de TOPCon. ¿HIBC (lado P HJT + lado N TOPCon) alcanzará 28% antes que BC TOPCon completo (tanto dedo p como dedo n poly/SiOx)? La línea de 28.13% de LONGi parece que HIBC ganó, pero la simplicidad del dispositivo de BC TOPCon completo (poly en ambos lados N y P, recocido compartido) podría ganar en costo a largo plazo. Estas dos sub-rutas BC chocarán a continuación en el equilibrio entre "techo de pasivación vs complejidad de proceso".
Cuatro artículos consecutivos (Das 25.4 → JinKo 26.66 → JinKo 26.34 → Golden Stone 27.62 / LONGi 28.13), y la lógica de tres generaciones de la parte trasera de TOPCon de 25%→26%→27%+ está completa: pinholes pasivantes → bloqueo de Ag de doble capa + adelgazamiento → interdigitación BC + medio zonificado + combinación de efecto de campo.
La opinión de Ooitech
La idea del medio zonificado es inteligente, pero honestamente la lucha más difícil está en la línea, no en el tablero de dibujo. Bajar J₀,metal de 2400 hacia 400 significa que su dosis de láser LCO, frita de pasta y perfil de disparo deben mantener tolerancia en cada dedo, oblea tras oblea — y eso es un problema de repetibilidad de línea de módulos tanto como de física de celda. Ya sea que la industria aterrice en BC TOPCon completo o HIBC primero, la ventana de proceso se reduce de cualquier manera, por lo que la metrología y el control térmico en la pila trasera se convierten en los verdaderos guardianes. Las personas que construyen o actualizan líneas de producción de módulos pueden aprender mucho de estos intercambios de disparo y laminación en el canal de YouTube de Ooitech en www.youtube.com/ooitech.
