产业化TOPCon电池技术研究-中国科学院微电子研究所

产业化TOPCon电池技术研究 周 颖 ， 陶 科，贾锐，王芹芹，汤佳丽 中 国 科 学 院微电子研究所 江 苏 顺 风 光电科技有限公司 ☼ 前言 ☼TOPCon太 阳电池的研究方案 ☼TOPCon太 阳电池的 研究结 果 ☼ 结论与 展 望 报告提 纲 ☼ 前言 P + ARC metal metal - + - + N-type ☼ L O A D 太 阳 电 池 产业化发展方向 ☼ 降低电池 成 本 ☼ 提高电池 转 换 效 率 电阻损失 前表面反射、电极 遮光、前表面吸 光，后表面透光 辐射复合、俄歇复 合、表面复合、 SRH 复合等 复合损失 电学损失 光学损失 TOPCon 2013年德国Fraunhofer 研究所首 次 提 出TOPCon 结构 1） 优 秀 的 接触钝化特性 2）高Voc 3） 很 强 的 多子输运能力 ① 非局域带间 隧 穿 ② 通过针孔结 构 直 接 输 运 电流输运机 制 poly-silicon 掺杂 SiO 2 TOPCon Ajay D. Upadhyaya/Ion-Implanted Screen-Printed n-Type Solar Cell With Tunnel Oxide Passivated Back Contact ① 有无氧化层对电池的影响 ② 退火温度对氧化层的影响 温度过高会 对 二 氧 化硅层产生 破 坏 ， 进而降低电 池 效 率 TOPCon结构的制备 poly-silicon 掺杂 SiO 2 TOPCon Yuguo Tao /Tunnel oxide passivated rear contact for large area n-type front junction silicon solar cells providing excellent carrier selectivity Christian Reichel/Tunnel oxide passivated contacts formed by ion implantation for applications in silicon solar cells 掺 杂 的 不 同造成的硅薄膜场钝化 效 果 的 不 同，对电池影响很大 TOPCon结构的制备 poly-silicon 掺杂 SiO 2 TOPCon PECVD设 备 制 备 非晶硅退火产生的起泡现象 LPCVD设 备 制 备 单面非晶硅产生的绕镀现象 TOPCon结构的制备 ☼TOPCon太 阳电池的研究方案 N type Silicon LPCVD 掺杂多晶 硅 LPCVD 二氧化硅 双面电池结 构 非SE结构 前 表 面 发 射极硼扩散及其钝化 后处理优化 iVoc J 0 684 686 688 690 692 694 696 698 700 702 704 iVoc(mv) 35 40 45 50 55 60 65 70 J 0 10min 20min 30min 40min 50min 60min 300 350 400 450 500 lifetime(us) 钝化性能的 优 化 研 究 TOPCON 太阳电池的 研 究 绕镀产生的 问 题 研 究 0 100 200 300 400 500 600 700 0 10 20 30 40 Voc=689mV Jsc=39.8A/cm 2 FF=80.3 Eff=22.02% Area ：2x2 cm 2 TOPCon太阳电池效率 实验室小面积效率 Rs:5.8Ω.cm -1 Rsh ：1.3 Ω.cm -1 Voc:679mV Jsc:37.578mA/cm 2 FF:72.27 E FF :18.44% E FF 22% Rs:4.4Ω.cm -1 Rsh ：6.03Ω.cm -1 Voc:681mV Jsc:39.3A/cm 2 FF:79.88% E FF :21.38% 156x156 cm 2 解 决 绕 镀 22.02%TOPCon电池的I-V曲线 200 400 600 800 1000 1200 40 50 60 70 80 90 100 QE wavelength(nm) EQE IQE 背 面 长 波 段的寄生吸収严重 21.38%大面积TOPCon太阳电池效率损失分析 ☼ 结论与 展 望 彻 底 解 决 边缘绕镀，减小漏电是本研究的当前要务，通过进一步减小漏 电 ， 电 池 效率可以提升到22% 优 化 电 池 的退火工艺，有限降低J 0 ，进而提高背表面钝化特性，进一步提 高电池的开 路 电 压 优 化 电 池 背面多晶硅的厚度，减小背面的寄生损失，可以进一步增加 TOPCon的短路电 流 Thanks for your attention!