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編者按：提高太陽(yáng)電池轉(zhuǎn)換效率一直是光伏業(yè)界孜孜追求的目標(biāo)。硅基太陽(yáng)電池效率極限是29%，目前最高電池效率記錄為26.63%，由日本kaneka公司在2017年創(chuàng)造。太陽(yáng)能電池效率損失來(lái)源分為光學(xué)損失、電學(xué)損失和復(fù)合損失。隨著硅片質(zhì)量的不斷提高，晶硅電池表面復(fù)合損失已成為制約電池效率提升的關(guān)鍵因素，因此表面鈍化技術(shù)尤為重要。

目前關(guān)注度極高的PERC電池即是在背面引入氧化鋁/氮化硅介質(zhì)層進(jìn)行鈍化，采用局部金屬接觸，有效降低背表面電子復(fù)合，提升電池轉(zhuǎn)化效率。但由于PERC電池將背面的接觸范圍限制在開(kāi)孔區(qū)域，開(kāi)孔處的高復(fù)合速率依然存在。

為了進(jìn)一步降低背面復(fù)合速率實(shí)現(xiàn)背面整體鈍化，并去除背面開(kāi)膜工藝，鈍化接觸技術(shù)近年來(lái)成為行業(yè)研究熱點(diǎn)。德國(guó)弗勞恩霍夫太陽(yáng)能研究所(Fraunhofer ISE)開(kāi)發(fā)的TOPCon（Tunnel Oxide Passivated Contact）技術(shù)即為鈍化接觸的一種。

TOPCon技術(shù)及優(yōu)勢(shì)

TOPCon技術(shù)是在電池背面制備一層超薄的隧穿氧化層和一層高摻雜的多晶硅薄層，二者共同形成了鈍化接觸結(jié)構(gòu)，如圖2所示。該結(jié)構(gòu)為硅片的背面提供了良好的表面鈍化，超薄氧化層可以使多子電子隧穿進(jìn)入多晶硅層同時(shí)阻擋少子空穴復(fù)合，進(jìn)而電子在多晶硅層橫向傳輸被金屬收集，從而極大地降低了金屬接觸復(fù)合電流，提升了電池的開(kāi)路電壓和短路電流。

可見(jiàn)，TopCon結(jié)構(gòu)無(wú)須背面開(kāi)孔和對(duì)準(zhǔn)，也無(wú)須額外增加局部摻雜工藝，極大地簡(jiǎn)化了電池生產(chǎn)工藝。相較于N-PERT電池，TOPCon技術(shù)只需要增加薄膜沉積設(shè)備，能很好地與目前量產(chǎn)工藝兼容，便于產(chǎn)線升級(jí)。同時(shí)摻雜多晶硅層良好的鈍化特性以及背面金屬全接觸結(jié)構(gòu)具有進(jìn)一步提升轉(zhuǎn)換效率的空間，可以使N型電池量產(chǎn)效率超過(guò)23%，現(xiàn)已成為下一代產(chǎn)業(yè)化N型高效電池的切入點(diǎn)。

TOPCon技術(shù)研究與應(yīng)用進(jìn)展

TOPCon電池概念是由Fraunhofer ISE在2013年第28屆EU PVSEC上首次提出。其使用一層超薄的氧化層與摻雜的薄膜硅鈍化電池的背面。其中背面氧化層厚度1.4nm，采用濕法化學(xué)生長(zhǎng)。隨后在氧化層之上，沉積20nm摻磷的非晶硅，之后經(jīng)過(guò)退火重結(jié)晶并加強(qiáng)鈍化效果。經(jīng)過(guò)多年耕耘，F(xiàn)raunhofer ISE在2017年將采用TOPCon技術(shù)的電池效率已提升至25.7%。