- Aktuelle Entwicklungen in der Nasschemie im Zusammenhang mit PERC und HJT können auch zur Verbesserung von TOPCon eingesetzt werden
- BSG- und einseitige Emitter-Entfernungswerkzeuge erfordern TOPCon-spezifische Änderungen an den Nassbänken
- Die atmosphärische Trockenätztechnologie von Nines Photovoltaics eignet sich hervorragend für die Anforderungen der Entfernung von Wraparounds von TOPCon-Zellen
Während der Kern von TOPCon Da die Herstellung dieser Zellen, ähnlich wie bei PERC, in der Abscheidung von Tunneloxid und der Polysiliziumschicht liegt, sind mehrere Verarbeitungsschritte erforderlich, die erwähnenswert, aber nicht kritisch sind. Einige der Prozesse, die Teil des PERC-Prozessablaufs sind, werden optimiert oder optimiert, es sind jedoch auch völlig neue Schritte erforderlich. Wie bei jeder anderen Zelltechnologie beginnt auch TOPCon mit der Oberflächenvorbereitung, die einer Optimierung bedarf.
Nasschemische Behandlung: Auch wenn sie nicht unbedingt nur auf TOPCon abzielen, können die wichtigen Entwicklungen im Wet-Bench-Bereich durchaus von den Verbesserungen anderer Zellarchitekturen profitieren. Während zwei Produktionswerkzeuge für den TOPCon-Prozess angepasst werden müssen – BSG- und einseitige Emitter-Entfernungswerkzeuge –, sind im Gesamtzusammenhang auch Verbesserungen bei anderen nasschemischen Behandlungsschritten wichtig. RENA hat seine Werkzeugplattformen für die Batch-Werkzeuge verbessert, die zum Ätzen und Texturieren von Sägeschäden verwendet werden. Bei seinem Vortrag auf der TaiyangNews High Efficiency Conference erwähnte Kuhnlein von RENA, dass die neuesten Entwicklungen im Zusammenhang mit diesen Batch-Tools die Möglichkeit seien, größere Wafer aufzunehmen und die Träger mit hoher Beladungsdichte zu verarbeiten. Mit einer verbesserten Waferqualität im Allgemeinen und Entwicklungen im Bereich der Additive besteht das Potenzial, den Schritt zur Entfernung von Sägeschäden aus der PERC-Sequenz vollständig zu eliminieren, was laut Kühnlein auch TOPCon zugute kommen kann.
Eine weitere PERC-Entwicklung, die TOPCon ebenfalls helfen kann, ist eine optimierte Pyramidengröße und Reflektivität. Der aktuelle Stand der Technik ist eine Pyramidengröße von 1 bis 3 µm und ein Reflexionsvermögen von 9.9 bis 10.1 % mit monoTEXH2.3. Zwar gibt es Ansätze, mit denen sich die Pyramidengröße von 0.5 auf 3 µm und das entsprechende Reflexionsvermögen von 8.9 auf 10 % reduzieren lassen, Letzteres wird jedoch nur für eine begrenzte Anzahl von Durchläufen von etwa 20 erreicht. RENA arbeitet an einem stabileren Prozess, der von Dauer sein kann für über 200 Läufe, wobei eine Pyramidengrößenverteilung von 0.5 bis 2 µm realisiert wurde und ein Reflexionsvermögen von etwa 9.3 % resultierte.
RENA hat aus den Erfahrungen mit HJT gelernt, dass die Reinigung nach der Texturierung das Potenzial hat, die Effizienz zu verbessern – bis zu 0.05 % mit PERC –, was auch in der TOPCon-Verarbeitung umgesetzt werden kann.
Um den Wraparound zu beseitigen, fördert RENA eine Inline-Ätztool-Plattform namens InPolySide. Während des alkalischen einseitigen Ätzschritts zum Ablösen des Polysaccharids verhindert das BSG auf der Emitterseite der Zelle das Emitterätzen und der Prozess ist genau einseitig, was bedeutet, dass die Rückseite völlig unberührt bleibt. Nach dem Abziehschritt wird das Glas abgeätzt.
Atmosphärisches Trockenätzen: Als Alternative zu den nasschemischen Lösungen zur Entfernung der Umhüllung, Neun Photovoltaik mit Sitz in Dublin, Irland, fördert eine innovative Lösung. Das Unternehmen hat ein proprietäres Verfahren namens ADE entwickelt, das für Atmospheric Dry Etching steht. Das Unternehmen entwickelt seit 2010 das Trockenätzverfahren als Ersatz für die üblicherweise eingesetzten nasschemischen Verfahren bei der Herstellung von PV-Zellen. „Das Besondere an dieser Technologie ist, dass sie eine Trockentexturierung bei atmosphärischem Druck ermöglicht und so Vakuum und Plasma überflüssig macht, die sowohl Schlüsselbestandteile als auch Kostentreiber bei typischen Trockenätztechnologien sind“, betont Laurent Clochard, CTO von Nines Photovoltaics.
Die Reaktionszone des Reaktors ist durch Gasvorhänge vom Rest isoliert. Der Prozess wird inline durchgeführt. Die Wafer werden mittels eines beheizten Waferträgers den Maschinen zugeführt. Ein Ätzgas, bei dem es sich um Fluor (F2), wird thermisch aktiviert, um die Moleküle zu dissoziieren. Das Ätzmittel wird dann über ein speziell entwickeltes Verteilungsgerät auf die Wafer abgegeben, um die erforderliche Ätztiefe, Textur und Gleichmäßigkeit zu erzeugen. Clochard stellt klar, dass die Technologie keine besonderen negativen Auswirkungen auf die Umwelt hat. Der Gedanke, dass Fluor selbst ein Ätzgas ist, lässt in Bezug auf Treibhausgase die Alarmglocken schrillen. Allerdings im Gegensatz zum häufig verwendeten SF6 Da das Trockenätzen ein hohes Treibhauspotenzial aufweist, weist das von Nines verwendete molekulare Fluor kein Treibhauspotenzial auf.
Bei seiner Einführung im Jahr 2017 war das Tool hauptsächlich für die Texturierung konzipiert, und zwar für multikristalline, bei denen die Reflexionsgewinne ADE weitaus höher sind als das, was mit modernen nasschemischen Lösungen erreicht werden kann. Mit der Verlagerung des Marktes hin zu monokristallinem Material richtete Nines Photovoltaics seinen Fokus jedoch auch auf den Mainstream-PERC und andere fortschrittliche Technologien. Während die Technologie ihre Vorteile bei der Texturierung weiterhin ausspielte, fand die ADE in der TOPCon-Zellverarbeitung eine noch attraktivere Anwendung. Aufgrund der einseitigen Natur des Prozesses kann es effektiv zur Entfernung von Umwicklungen eingesetzt werden. "Was ist mehr?" sagt Clochard: „Sie können sich für die Oberflächenätzung und/oder Kantenentfernung entscheiden, da die Technologie ebenfalls selektiv ist.“ Das bedeutet, dass der Prozess von Nines Photovoltaics nicht nur das Ätzen ohne Beeinträchtigung des darunter liegenden Emitterprofils durchführt, sondern auch so konstruiert werden kann, dass das Polysilizium an den Waferkanten entfernt wird, das den größten Beitrag zu Nebenschlüssen und Ertragsverlusten leistet. Das Werkzeug kann auch dann eingesetzt werden, wenn die Abscheidungsprozesse einseitig sind.
Nines betreibt derzeit eine Pilotlinie in seinem Werk in Dublin und hat mit dem Fraunhofer ISE für die Entwicklung von Zellprozessen zusammengearbeitet und gleichzeitig ein System im F&E-Maßstab geliefert. Das Unternehmen ist nun mit der Plattform im Produktionsmaßstab bereit, die in zwei Varianten angeboten wird – ADE-2 und ADE-3000. Letzterer verarbeitet Wafer bis zu einer Größe von M6000 in sechs Bahnen und M4 bis G6 in 12 Bahnen. Das Werkzeug hat einen Nenndurchsatz von 4 bzw. 12,000 Wafern pro Stunde auf einer Grundfläche von 8,000 m2. Die Anzahl der Lanes beträgt beim ADE-3000 genau die Hälfte, ebenso der Durchsatz. Diese Durchsatzzahlen beziehen sich jedoch auf den Texturierungsprozess, was bedeutet, dass die Werkzeugkapazität für das einseitige Ätzen in TOPCon viel höher wäre. „Die Menge an Silizium, die entfernt werden muss, ist zehnmal geringer als bei der Texturierung“, erklärt Clochard. Das Unternehmen ist auch bereit, ein F&E-Waagensystem mit einspurigem Transport zu liefern. Was die Kosten betrifft, sagt Clochard, dass die Kosten erheblich niedriger sind als bei nasschemischen Verfahren und dass die Vorteile bei der Produktion in größerem Maßstab deutlicher zum Tragen kommen. Erleichtert wird dies dadurch, dass das Ätzgas vor Ort hergestellt werden kann, so Clochard.
Quelle aus Taiyang-Nachrichten
