效率25.2%，基于薄层电阻调控的BC太阳能电池钝化与抗反射技术研究

IBC 太阳能电池因消除正面金属化、减少阴影损失和增加光吸收面积，有实现高效的潜力，但制造复杂且昂贵。本文运用Quokka3 模拟对IBC 太阳能电池展开研究，着重关注前后表面钝化、薄层电阻等因素对电池性能的影响。

钝化对优化IBC 太阳能电池性能至关重要，前表面钝化减少表面复合损失，后表面钝化减少金属接触和扩散区域的复合；掺杂浓度影响电荷传输和复合，优化掺杂可提高电池效率；栅线设计能降低电阻损失和提高电流收集效率。

模拟方法

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IBC 太阳能电池结构示意图

使用Quokka3模拟软件，以n型硅片为基底构建IBC太阳能电池模型，研究c-Si体寿命、硅片电阻率、后硼薄层电阻、前后表面钝化及减反射层等因素对电池性能的影响，模拟输出开路电压（Voc）、短路电流密度（Jsc ）、填充因子（FF）和效率（η ）等参数。

载流子寿命对电学参数的影响

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晶片体寿命对 IBC 太阳能电池电气参数性能的模拟结果

随着n型c-Si体寿命的增加，复合损失越低，开路电压（Voc）、短路电流密度（Jsc ）、填充因子（FF）以及电池效率（Eff）均呈现上升的趋势。

填充因子（FF）因串联电阻降低而改善，效率在5ms时达峰值24.64%。

硅片电阻率对电学参数的影响

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IBC 太阳能电池电气参数性能与晶片电阻率的模拟结果

电阻率1.2 Ω·cm时效率最高（24.65%），因平衡了载流子分离（高电阻率）与导电性（低电阻率）。Voc随电阻率增加而上升（耗尽区变宽，复合减少）；Jsc因光吸收增强而提高。

背面硼掺杂层方阻的影响

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IBC 太阳能电池模拟的后硼薄层电阻与 FF 和 η 的结果

Rsh增加，FF从83.89%降至83.77%，效率从24.66%降至24.61%，Voc（707.8mV）和Jsc（41.52mA/cm2）不变。

因Rsh增加使串联电阻增大，阻碍电荷收集传输，降低FF；Voc取决于材料带隙和结内建电势，Jsc取决于光吸收和量子效率，均不受Rsh直接影响，需优化掺杂浓度以平衡导电性与复合损失。

前表面J0的影响

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IBC 太阳能电池前钝化层模拟的复合电流密度（J0）结果

随着J0增加，Voc、Jsc、FF和Eff均下降。Voc从约 710mV降至685mV左右，Jsc从约41.7mA/cm2降至 40.2 mA/cm2左右，FF从约 84.0% 降至83.4%左右，Eff从约24.80%降至22.94%左右。高J0表明前表面钝化质量差，复合加剧，导致性能全面退化。

后表面J0的影响

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后表面钝化复合电流密度（J0）对IBC太阳能电池性能的影响

后J0增加，各参数下降。高J0使后表面复合加剧，准费米能级分离减小，Voc降低；载流子收集减少，Jsc降低；复合使 IV 曲线变差，FF 下降；最终 Eff 因参数恶化而降低。

IBC 太阳能电池中，后钝化质量对电池性能影响显著，低J0值对于维持电池的高效运行至关重要。

发射极覆盖率与背面硼掺杂的优化

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后硼薄层电阻和后硼面积分数对IBC太阳能电池性能的影响

不同优化结构的IBC太阳能电池性能对比

当后硼薄层电阻为100Ω/Sq、发射极分数约40%时，电池性能达到最优。此时，Voc为719.2mV，Jsc为41.66mA/cm2，FF为84.71%，效率为25.2%。在该点，电池在减少复合和保持低接触电阻之间达到平衡。

在BC电池结构和工艺方面，通过精确调控后硼薄层电阻，能够优化电池内部的电荷传输和收集效率，减少能量损耗。同时，前后表面钝化质量与复合电流密度J0密切相关，高质量的钝化层能够有效降低J0，减少表面复合，对提升电池的开路电压、短路电流和填充因子起到关键作用。

美能TLM接触电阻测试仪

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美能TLM接触电阻测试仪所具备接触电阻率测试功能，可实现快速、灵活、精准检测。

静态测试重复性≤1%，动态测试重复性≤3%

线电阻测量精度可达5%或0.1Ω/cm

接触电阻率测试与线电阻测试随意切换

定制多种探测头进行测量和分析

美能TLM接触电阻测试仪能够精确测量电池的接触电阻，这对于深入理解IBC太阳能电池中电荷传输机制至关重要。如本研究发现后硼薄层电阻对电池性能影响显著，而接触电阻是其中关键一环，借助该测试仪，可精准测定不同工艺条件下的接触电阻变化，为优化电池的电极设计和制备工艺提供直接数据支持。

原文出处：Improved passivation and antirefection techniques for higherefciency Interdigitated Back Contact (IBC) solar cells

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