2024年，提高n-TOPCon太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率仍然是一個熱門話題。作為中國光伏檢測設(shè)備的領(lǐng)軍企業(yè)，「美能光伏」在持續(xù)關(guān)注行業(yè)技術(shù)發(fā)展。為應(yīng)對提升轉(zhuǎn)換效率中的難題，美能提出高效TOPCon電池片研發(fā)解決方案，并提供相應(yīng)的研發(fā)設(shè)備。其中在線Poly膜厚測試儀，采用領(lǐng)先的微納米薄膜光學(xué)測量技術(shù)，實現(xiàn)超廣測量范圍20nm-2000nm和0.5nm超高重復(fù)性精度，可對樣品進(jìn)行快速、自動的5點(diǎn)同步掃描。接下來，將給大家展示不同Poly膜厚對電池的性能效率影響。

解決“提升效率”難題

薄化Poly層是關(guān)鍵

對于TOPCon電池來說，基于 24.8%的電池轉(zhuǎn)換效率，主要影響效率的因素由大到小：1.正面復(fù)合損失，2.光學(xué)損失，3.正面?zhèn)鬏敁p失，4.體復(fù)合損失，5.背面?zhèn)鬏敁p失，6.背面復(fù)合損失。由此可見，TOPCon電池目前的主要效率缺口來自前表面。原因在于：

TOPCon電池背表面由SiO2、Poly層組成鈍化接觸結(jié)構(gòu)，而前表面僅由Al2O3層鈍化，使用燒穿型漿料，仍存在金屬-硅基體直接接觸

由于硼擴(kuò)摻雜濃度低，為了實現(xiàn)更好的接觸，正面細(xì)柵從銀漿轉(zhuǎn)變?yōu)殂y鋁漿。為達(dá)到同樣的導(dǎo)電效果，柵線寬度大于銀漿。

為了解決TOPCon電池正表面的效率損失，終極方案是在正面也做成SiO2+Poly層的鈍化接觸結(jié)構(gòu)。但P型TOPCon層的鈍化能力本身就弱于N型TOPCon層，且前表面多晶硅會造成強(qiáng)烈的光學(xué)吸收。因此，目前多考慮局部Poly層，即在正表面電極下方做一小部分SiO2、Poly層，但應(yīng)用層面難度較大。

在當(dāng)前25%的效率基礎(chǔ)上，可以通過無損SE技術(shù)、薄Poly等優(yōu)化工藝將TOPCon電池效率提升至26%。

針對TOPCon背面電鍍和絲網(wǎng)印刷

不同Poly膜厚對性能的影響

下面將針對TOPCon背面的電鍍和絲網(wǎng)印刷金屬化，研究Poly膜厚厚度降至30nm對太陽能電池性能的影響。

TOPCon太陽能電池的Poly層厚度分別為30,50,70和90nm，在反向電壓(- 12 V)下拍攝的熱成像圖像。

上圖顯示了所有Poly膜厚(30-90nm)的太陽能電池在-12V反向偏置電壓下的熱成像圖像。對于具有90nm厚的Poly層的樣品，幾乎整個太陽能電池邊緣顯示出顯著的溫度升高。隨著多晶硅厚度的減小，邊緣比例和溫度升高時的亮度也減小，從而降低了熱點(diǎn)的危險性和嚴(yán)重程度。對于具有30nm厚的Poly層的樣品，一小部分邊緣是熱可見的，而較大的部分仍然是不活躍的。

不同Poly膜厚的IQE和反射率曲線圖

（電鍍所有厚度(30,50,70,90nm)都顯示；絲網(wǎng)印刷僅顯示30和70nm厚度的結(jié)果）上圖顯示了在800-1200nm波長范圍內(nèi)，電鍍和絲網(wǎng)印刷太陽能電池的內(nèi)部量子效率（IQE）和反射率測量值與Poly膜厚的函數(shù)關(guān)系。波長為800nm時，IQE曲線開始相互偏離，直到波長為1100納米左右時才再次合并。對于這兩種金屬化方法，可以看到相同的趨勢，即隨著Poly膜厚的減少，在上述波長范圍內(nèi)的IQE會降低。

Poly膜厚為90nm的采用電鍍金屬化工藝的樣品顯示出最高的IQE曲線。

Poly膜厚為70nm的絲網(wǎng)印刷樣品的IQE曲線與Poly膜厚為30nm的電鍍樣品的IQE曲線幾乎相同。

Poly膜厚為30nm的絲網(wǎng)印刷樣品的IQE曲線最低。

下表顯示了與采用90nm厚的Poly層和電鍍觸點(diǎn)作為參考值的電池相比的平均Jsc損失。接觸重組增加，100nm以下的Poly層對激光燒蝕的敏感性仍然低于絲網(wǎng)印刷金屬化。

結(jié)論

通過PECVD進(jìn)行單面沉積會導(dǎo)致Poly層環(huán)繞到正面。這種寄生電流路徑可能會對太陽能電池進(jìn)行分流，導(dǎo)致降低分流電阻。通過將量子效率結(jié)果與熱成像和掃描電鏡微特征相結(jié)合，確定了Poly環(huán)繞是產(chǎn)生熱點(diǎn)的原因。將沉積的Poly厚度從90nm減少到30nm，可以減小環(huán)繞的影響，從而改善Rsh和Irev。除了縮短沉積時間外，這種方法還能降低FCA，提高太陽能電池的雙面系數(shù)。

在線Poly膜厚測試儀

美能Poly5000在線膜厚測試儀是專為光伏工藝監(jiān)控設(shè)計，可以對樣品進(jìn)行快速、自動的5點(diǎn)同步掃描，獲得樣品不同位置的膜厚分布信息，可根據(jù)客戶樣品大小定制測量尺寸。

• 有效光譜范圍320nm~2400nm

• 快速、自動的5點(diǎn)同步掃描

• 重復(fù)性精度＜0.5nm

• 超廣測量范圍20nm~2000nm

• 在線監(jiān)控檢測實現(xiàn)零碎片率
• 實現(xiàn)全程產(chǎn)線自動化檢測、大大節(jié)約檢測時間

當(dāng)前，光伏技術(shù)從P型往N型升級切換帶來了全產(chǎn)業(yè)鏈變革。在N型高效電池技術(shù)產(chǎn)業(yè)化中，n-TOPCon電池因為現(xiàn)階段更具成本競爭力和量產(chǎn)優(yōu)勢，產(chǎn)能落地速度超出預(yù)期，不斷提升轉(zhuǎn)換效率將在n-TOPCon電池產(chǎn)業(yè)化中成為一項“難題”。在這一過程中，「美能光伏」致力于幫助客戶在電池薄膜厚度、正面金屬化、背面金屬化等技術(shù)上不斷創(chuàng)新優(yōu)化，實現(xiàn)>25% n-TOPCon電池量產(chǎn)轉(zhuǎn)換效率。