Poly-SE選擇性多晶硅鈍化觸點(diǎn)在n-TOPCon電池中的應(yīng)用

Poly-SEs技術(shù)通過(guò)在電池的正面和背面形成具有選擇性的多晶硅層，有效降低了電池的寄生吸收和接觸電阻，同時(shí)提供了優(yōu)異的電流收集能力。在n型TOPCon太陽(yáng)能電池中，Poly-SEs的應(yīng)用尤為重要，因?yàn)樗鼈兡軌蛟?strong>保持低復(fù)合電流密度（J0）和低接觸電阻（ρc）的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)光生載流子的高效收集，這對(duì)于提高電池的整體性能至關(guān)重要。美能在線Poly膜厚測(cè)試儀對(duì)于控制和優(yōu)化Poly-SEs結(jié)構(gòu)中的多晶硅層厚度至關(guān)重要，因?yàn)镻oly層的厚度直接影響電池的電學(xué)性能和效率。Poly-SEs的n-TOPCon電池制備

采用 182mm×182mm n 型直拉硅（Cz-Si）晶片，經(jīng)堿液（KOH）制絨、氫氟酸（HF）清洗、硼（B）選擇性發(fā)射極形成、背面拋光、SiO?和本征非晶硅（a-Si）層沉積、退火、磷硅玻璃（PSG）去除、鈍化、金屬化等工藝制備 n-TOPCon 電池。

具有選擇性多晶硅基鈍化觸點(diǎn)的 n-TOPCon 太陽(yáng)能電池

電池結(jié)構(gòu)：展示了n-TOPCon太陽(yáng)能電池的橫截面視圖，包括前表面、n型硅基底、SiOx層、n+多晶硅層以及金屬化接觸。

選擇性多晶硅鈍化接觸（Poly-SEs）：圖中詳細(xì)描繪了Poly-SEs的結(jié)構(gòu)，包括n++多晶硅層（重?fù)诫s區(qū)域）和n+多晶硅層（輕摻雜區(qū)域）。這種結(jié)構(gòu)有助于減少寄生吸收和接觸電阻，同時(shí)提供更好的電流收集。多晶硅鈍化接觸工藝參數(shù)的影響

不同工藝條件下SiOx/n+-poly-Si層的ECV剖面圖

鈍化性能：ECV剖面的形狀提供了關(guān)于SiOx層鈍化質(zhì)量的信息。一個(gè)理想的鈍化接觸應(yīng)該具有淺的摻雜剖面和低的表面摻雜濃度，以實(shí)現(xiàn)有效的電子傳輸和低的載流子復(fù)合。

工藝優(yōu)化：通過(guò)分析這些ECV剖面，研究人員可以確定最佳的toxidation和tpressure條件，以實(shí)現(xiàn)最佳的電池性能。

不同工藝參數(shù)下SiOx/n+-poly-si層的Jo值

Jo與SiOx層質(zhì)量的關(guān)系：圖中的數(shù)據(jù)揭示了Jo與SiOx層質(zhì)量之間的相關(guān)性。較高的Jo值可能指示較差的鈍化效果，而較低的Jo值可能與較好的鈍化效果相關(guān)。

工藝參數(shù)優(yōu)化：通過(guò)分析Jo的變化，可以確定最佳的toxidation和tpressure條件，以實(shí)現(xiàn)最佳的電池性能。這些參數(shù)的優(yōu)化有助于實(shí)現(xiàn)更低的載流子復(fù)合，從而提高電池的效率。

不同工藝參數(shù)下SiOx/n+-poly-Si層的接觸電阻變化

ρ?與SiOx層質(zhì)量的關(guān)系：較高的ρ?值可能指示較差的鈍化效果和較高的載流子復(fù)合，而較低的ρ?值可能與較好的鈍化效果相關(guān)。

工藝參數(shù)優(yōu)化：通過(guò)分析ρ?的變化，可以確定最佳的toxidation和tpressure條件，以實(shí)現(xiàn)最佳的電池性能。這些參數(shù)的優(yōu)化有助于實(shí)現(xiàn)更低的接觸電阻，從而提高電池的填充因子（FF）和效率。磷摻雜多晶硅層工藝參數(shù)影響

制備三組SiOx/a-Si層樣品

三組樣品SiO/a-si層的平均iVoc

退火和磷摻雜影響：研究 SiO?/a-Si 層在不同處理后的 iVoc 值，發(fā)現(xiàn)退火或磷摻雜可釋放氫原子鈍化缺陷，但高溫下多晶硅退火樣品 iVoc 值下降大，磷摻雜樣品變化小，選擇 n?- 多晶硅層用于當(dāng)前高溫工藝。工藝參數(shù)對(duì)P摻雜多晶硅層的影響

n+-poly-Si層在不同工藝參數(shù)下的ECV剖面

工藝溫度主導(dǎo)影響：工藝溫度（T_dep 和 T_drive-in）對(duì) n?- 多晶硅層摻雜劑分布的影響比 POCl?載氣流量（G_POCl?）更為顯著，G_POCl?敏感性較低。

T_dep 與表面濃度關(guān)系：沉積溫度（T_dep）升高會(huì)使更多摻雜劑擴(kuò)散進(jìn)入多晶硅層，從而顯著影響多晶硅層表面濃度。

T_drive-in 與鈍化性能關(guān)系：驅(qū)入溫度（T_drive-in）主要影響多晶硅層 “膝形” 曲線尾部，過(guò)高的 T_drive-in（如 905°C）會(huì)破壞 SiO?層質(zhì)量，導(dǎo)致磷擴(kuò)散進(jìn)入 SiO?層，降低鈍化性能，影響電池性能。

不同工藝參數(shù)下n+-poly-Si層的Jo值變化

驅(qū)動(dòng)溫度影響最大：在三種工藝參數(shù)中，驅(qū)入溫度（T_drive-in）對(duì)Jo值影響最大，其次是 POCl?載氣流量（G_POCl?），沉積溫度（T_dep）影響相對(duì)較小。

化學(xué)鈍化主導(dǎo)影響：T_drive-in對(duì)Jo的影響主要與高溫下磷擴(kuò)散進(jìn)入硅引起的SiO?層化學(xué)鈍化有關(guān)，同時(shí)摻雜濃度引起的場(chǎng)效應(yīng)鈍化也對(duì)Jo有影響，這表明在優(yōu)化 n-TOPCon 太陽(yáng)能電池工藝時(shí)，以實(shí)現(xiàn)良好的鈍化效果，降低Jo值，提高電池性能。

不同工藝參數(shù)下n+-poly-Si層的接觸電阻變化

在三種工藝參數(shù)中，沉積溫度（T_dep）對(duì) ρ?的影響最大，其次是驅(qū)入溫度（T_drive-in），POCl?載氣流量（G_POCl?）影響相對(duì)最?。?strong>ρ?的變化與總摻雜水平密切相關(guān)。

不同POCl?-N2載氣流量下的光學(xué)反射率

有無(wú)多晶硅層對(duì)比：蝕刻表面無(wú) n?- 多晶硅層時(shí)，反射率曲線在約400nm處僅有一個(gè)峰值，反射率達(dá)到 45%；而有n?- 多晶硅層的樣品在450nm和550nm處有兩個(gè)峰值，且在450-800nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)R值小于蝕刻表面。

G_POCl?影響：當(dāng) G_POCl?從2400 sccm降低到1200 sccm時(shí)，反射率增加，這意味著較低的 G_POCl?會(huì)導(dǎo)致更高的反射率。選擇性多晶硅鈍化接觸研究

不同條件下的ECV剖面、方塊電阻、Jo、ρ?以及近紅外寄生吸收電流損失密度

制備不同厚度 n?- 多晶硅層，分析其性能，發(fā)現(xiàn)厚度減小，片電阻增加，ρ?減小，J??每納米增加約 0.0093mA/cm2，30nm 厚的多晶硅層 J?值高，可能是界面處漿料尖峰導(dǎo)致。模擬計(jì)算不同結(jié)構(gòu)電池參數(shù)，制備 Poly-SE 太陽(yáng)能電池（n??/n?層厚度為 50/110nm）和普通電池（BKM，110nm），Poly-SE 電池 J??更高，效率增益 0.12%，Voc 變化可忽略，F(xiàn)F 無(wú)優(yōu)勢(shì)，與模擬結(jié)果基本一致，差異源于電池制造工藝影響。

n??- 多晶硅層樣品在不同處理階段的掩膜線

通過(guò) 3D 打印掩膜技術(shù)、拋光和 RCA 清洗等工藝步驟，能夠得到相對(duì)均勻且邊緣清晰的 n??- 多晶硅層掩膜線，這證明了這些工藝在制備選擇性多晶硅鈍化接觸（Poly-SE）太陽(yáng)能電池中的可行性，為實(shí)現(xiàn)精確的選擇性摻雜提供了保障。電池性能

BKM 和 Poly-SE 太陽(yáng)能電池的 IV參數(shù)

Poly-SE 太陽(yáng)能電池鈍化性能未顯著提高，iVoc 僅降低 1mV，壽命降低 17μs，與 BKM 相比，J??增加 0.28mA/cm2，Voc 略微降低 0.3mV，R?降低但 FF 無(wú)優(yōu)勢(shì)，最佳電池中 R?和 FF 略有增加，整體效率中值提高 0.12%。失效分析

Poly-SE和BKM電池的各項(xiàng)電流損失情況

失效分析：電流損失分析表明，Poly-SE 相對(duì)于 BKM 的主要優(yōu)勢(shì)是減少近紅外（NIR）寄生吸收損失，得益于背面拋光和 n?- 多晶硅層厚度??；劣勢(shì)是抗反射涂層（ARC）反射率和前表面逃逸損失增加，與拋光過(guò)程損壞前表面紋理和增加反射率有關(guān)，優(yōu)化鈍化工藝后，工業(yè)級(jí) TOPCon 雙面電池效率可達(dá) 25.4%，Voc 為 721mV，J??為 42.2mA/cm2，F(xiàn)F 為 83.5%。

隨著對(duì)選擇性多晶硅鈍化接觸（Poly-SE）在 n-TOPCon 雙面太陽(yáng)能電池的深入研究，通過(guò)系統(tǒng)研究 SiO?層和磷擴(kuò)散工藝參數(shù)，優(yōu)化了多晶硅鈍化層質(zhì)量，成功提高了電池轉(zhuǎn)換效率。探索新的鈍化材料和工藝，以降低接觸電阻率，提高鈍化效果，為 n-TOPCon 太陽(yáng)能電池的大規(guī)模應(yīng)用奠定更堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，推動(dòng)其在可再生能源領(lǐng)域發(fā)揮更大作用。美能在線Poly膜厚測(cè)試儀

采用微納米薄膜光學(xué)測(cè)量技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)超廣測(cè)量范圍20nm-2000nm和0.5nm超高重復(fù)性精度，可對(duì)樣品進(jìn)行快速、自動(dòng)的5點(diǎn)同步掃描。

• Poly膜厚測(cè)試范圍20nm-2000nm

• 快速、自動(dòng)的5點(diǎn)同步掃描

• 非接觸、無(wú)損測(cè)量，零碎片率

24小時(shí)自動(dòng)且不停線校準(zhǔn)，保證生產(chǎn)效率

美能Poly在線膜厚測(cè)試儀在n型TOPCon太陽(yáng)能電池的生產(chǎn)過(guò)程中，為實(shí)現(xiàn)Poly-SEs技術(shù)提供了精確的薄膜厚度控制，確保了電池性能的優(yōu)化和提升。通過(guò)這種高精度的在線監(jiān)控和測(cè)試，美能光伏的設(shè)備助力光伏行業(yè)向更高效、更經(jīng)濟(jì)的太陽(yáng)能電池制造邁進(jìn)。

原文出處：High-efficiency n-TOPCon bifacial solar cells with selective poly-Si based passivating contacts

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