Poly-SE选择性多晶硅钝化触点在n-TOPCon电池中的应用

Poly-SEs技术通过在电池的正面和背面形成具有选择性的多晶硅层，有效降低了电池的寄生吸收和接触电阻，同时提供了优异的电流收集能力。在n型TOPCon太阳能电池中，Poly-SEs的应用尤为重要，因为它们能够在保持低复合电流密度（J0）和低接触电阻（ρc）的同时，实现对光生载流子的高效收集，这对于提高电池的整体性能至关重要。美能在线Poly膜厚测试仪对于控制和优化Poly-SEs结构中的多晶硅层厚度至关重要，因为Poly层的厚度直接影响电池的电学性能和效率。Poly-SEs的n-TOPCon电池制备

采用 182mm×182mm n 型直拉硅（Cz-Si）晶片，经碱液（KOH）制绒、氢氟酸（HF）清洗、硼（B）选择性发射极形成、背面抛光、SiO₂和本征非晶硅（a-Si）层沉积、退火、磷硅玻璃（PSG）去除、钝化、金属化等工艺制备 n-TOPCon 电池。

具有选择性多晶硅基钝化触点的 n-TOPCon 太阳能电池

电池结构：展示了n-TOPCon太阳能电池的横截面视图，包括前表面、n型硅基底、SiOx层、n+多晶硅层以及金属化接触。

选择性多晶硅钝化接触（Poly-SEs）：图中详细描绘了Poly-SEs的结构，包括n++多晶硅层（重掺杂区域）和n+多晶硅层（轻掺杂区域）。这种结构有助于减少寄生吸收和接触电阻，同时提供更好的电流收集。多晶硅钝化接触工艺参数的影响

不同工艺条件下SiOx/n+-poly-Si层的ECV剖面图

钝化性能：ECV剖面的形状提供了关于SiOx层钝化质量的信息。一个理想的钝化接触应该具有浅的掺杂剖面和低的表面掺杂浓度，以实现有效的电子传输和低的载流子复合。

工艺优化：通过分析这些ECV剖面，研究人员可以确定最佳的toxidation和tpressure条件，以实现最佳的电池性能。

不同工艺参数下SiOx/n+-poly-si层的Jo值

Jo与SiOx层质量的关系：图中的数据揭示了Jo与SiOx层质量之间的相关性。较高的Jo值可能指示较差的钝化效果，而较低的Jo值可能与较好的钝化效果相关。

工艺参数优化：通过分析Jo的变化，可以确定最佳的toxidation和tpressure条件，以实现最佳的电池性能。这些参数的优化有助于实现更低的载流子复合，从而提高电池的效率。

不同工艺参数下SiOx/n+-poly-Si层的接触电阻变化

ρₑ与SiOx层质量的关系：较高的ρₑ值可能指示较差的钝化效果和较高的载流子复合，而较低的ρₑ值可能与较好的钝化效果相关。

工艺参数优化：通过分析ρₑ的变化，可以确定最佳的toxidation和tpressure条件，以实现最佳的电池性能。这些参数的优化有助于实现更低的接触电阻，从而提高电池的填充因子（FF）和效率。磷掺杂多晶硅层工艺参数影响

制备三组SiOx/a-Si层样品

三组样品SiO/a-si层的平均iVoc

退火和磷掺杂影响：研究 SiOₓ/a-Si 层在不同处理后的 iVoc 值，发现退火或磷掺杂可释放氢原子钝化缺陷，但高温下多晶硅退火样品 iVoc 值下降大，磷掺杂样品变化小，选择 n⁺- 多晶硅层用于当前高温工艺。工艺参数对P掺杂多晶硅层的影响

n+-poly-Si层在不同工艺参数下的ECV剖面

工艺温度主导影响：工艺温度（T_dep 和 T_drive-in）对 n⁺- 多晶硅层掺杂剂分布的影响比 POCl₃载气流量（G_POCl₃）更为显著，G_POCl₃敏感性较低。

T_dep 与表面浓度关系：沉积温度（T_dep）升高会使更多掺杂剂扩散进入多晶硅层，从而显著影响多晶硅层表面浓度。

T_drive-in 与钝化性能关系：驱入温度（T_drive-in）主要影响多晶硅层 “膝形” 曲线尾部，过高的 T_drive-in（如 905°C）会破坏 SiO₂层质量，导致磷扩散进入 SiO₂层，降低钝化性能，影响电池性能。

不同工艺参数下n+-poly-Si层的Jo值变化

驱动温度影响最大：在三种工艺参数中，驱入温度（T_drive-in）对Jo值影响最大，其次是 POCl₃载气流量（G_POCl₃），沉积温度（T_dep）影响相对较小。

化学钝化主导影响：T_drive-in对Jo的影响主要与高温下磷扩散进入硅引起的SiO₂层化学钝化有关，同时掺杂浓度引起的场效应钝化也对Jo有影响，这表明在优化 n-TOPCon 太阳能电池工艺时，以实现良好的钝化效果，降低Jo值，提高电池性能。

不同工艺参数下n+-poly-Si层的接触电阻变化

在三种工艺参数中，沉积温度（T_dep）对 ρₑ的影响最大，其次是驱入温度（T_drive-in），POCl₃载气流量（G_POCl₃）影响相对最小；ρₑ的变化与总掺杂水平密切相关。

不同POCl₃-N2载气流量下的光学反射率

有无多晶硅层对比：蚀刻表面无 n⁺- 多晶硅层时，反射率曲线在约400nm处仅有一个峰值，反射率达到 45%；而有n⁺- 多晶硅层的样品在450nm和550nm处有两个峰值，且在450-800nm波长范围内R值小于蚀刻表面。

G_POCl₃影响：当 G_POCl₃从2400 sccm降低到1200 sccm时，反射率增加，这意味着较低的 G_POCl₃会导致更高的反射率。选择性多晶硅钝化接触研究

不同条件下的ECV剖面、方块电阻、Jo、ρₑ以及近红外寄生吸收电流损失密度

制备不同厚度 n⁺- 多晶硅层，分析其性能，发现厚度减小，片电阻增加，ρₑ减小，Jₛ₆每纳米增加约 0.0093mA/cm²，30nm 厚的多晶硅层 J₀值高，可能是界面处浆料尖峰导致。模拟计算不同结构电池参数，制备 Poly-SE 太阳能电池（n⁺⁺/n⁺层厚度为 50/110nm）和普通电池（BKM，110nm），Poly-SE 电池 Jₛ₆更高，效率增益 0.12%，Voc 变化可忽略，FF 无优势，与模拟结果基本一致，差异源于电池制造工艺影响。

n⁺⁺- 多晶硅层样品在不同处理阶段的掩膜线

通过 3D 打印掩膜技术、抛光和 RCA 清洗等工艺步骤，能够得到相对均匀且边缘清晰的 n⁺⁺- 多晶硅层掩膜线，这证明了这些工艺在制备选择性多晶硅钝化接触（Poly-SE）太阳能电池中的可行性，为实现精确的选择性掺杂提供了保障。电池性能

BKM 和 Poly-SE 太阳能电池的 IV参数

Poly-SE 太阳能电池钝化性能未显著提高，iVoc 仅降低 1mV，寿命降低 17μs，与 BKM 相比，Jₛ₆增加 0.28mA/cm²，Voc 略微降低 0.3mV，Rₛ降低但 FF 无优势，最佳电池中 Rₛ和 FF 略有增加，整体效率中值提高 0.12%。失效分析

Poly-SE和BKM电池的各项电流损失情况

失效分析：电流损失分析表明，Poly-SE 相对于 BKM 的主要优势是减少近红外（NIR）寄生吸收损失，得益于背面抛光和 n⁺- 多晶硅层厚度薄；劣势是抗反射涂层（ARC）反射率和前表面逃逸损失增加，与抛光过程损坏前表面纹理和增加反射率有关，优化钝化工艺后，工业级 TOPCon 双面电池效率可达 25.4%，Voc 为 721mV，Jₛ₆为 42.2mA/cm²，FF 为 83.5%。

随着对选择性多晶硅钝化接触（Poly-SE）在 n-TOPCon 双面太阳能电池的深入研究，通过系统研究 SiO₂层和磷扩散工艺参数，优化了多晶硅钝化层质量，成功提高了电池转换效率。探索新的钝化材料和工艺，以降低接触电阻率，提高钝化效果，为 n-TOPCon 太阳能电池的大规模应用奠定更坚实基础，推动其在可再生能源领域发挥更大作用。美能在线Poly膜厚测试仪

采用微纳米薄膜光学测量技术，能够实现超广测量范围20nm-2000nm和0.5nm超高重复性精度，可对样品进行快速、自动的5点同步扫描。

• Poly膜厚测试范围20nm-2000nm

• 快速、自动的5点同步扫描

• 非接触、无损测量，零碎片率

24小时自动且不停线校准，保证生产效率

美能Poly在线膜厚测试仪在n型TOPCon太阳能电池的生产过程中，为实现Poly-SEs技术提供了精确的薄膜厚度控制，确保了电池性能的优化和提升。通过这种高精度的在线监控和测试，美能光伏的设备助力光伏行业向更高效、更经济的太阳能电池制造迈进。

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

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