IBC技术新突破：基于物理气相沉积（PVD）的自对准背接触SABC太阳能电池开发-电子发烧友网

交叉指式背接触（IBC）太阳能电池因其无前电极设计和双面钝化接触特性，具有高效率潜力。然而，传统IBC电池制造工艺复杂，涉及多次掺杂和电极图案化步骤，增加了成本和制造难度。本文提出的SABC技术通过PVD沉积n型多晶硅层，结合自对准分离，显著简化了工艺流程。

SABC太阳能电池是一种先进的背接触（BC）太阳能电池技术，其核心特点是通过自对准技术实现电池背面的正负电极分离，从而提高电池的效率和性能。

自对准背接触（SABC）太阳能电池的制造方法

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SABC（自对准背接触）太阳能电池结构

前表面：

AlOx/SiNx钝化层：用于减少表面复合，提高光捕获效率。

n型硅基板：电池的主体材料。

背表面：

第一层隧穿氧化层：位于p型多晶硅（p-poly Si）和硅基板之间，用于钝化并促进载流子选择性传输。

p型多晶硅层（p-poly Si）：作为发射极（emitter），与n型多晶硅层形成隧穿结。

n型多晶硅层（n-poly Si）：覆盖p型多晶硅发射极和暴露的硅基板（基极接触）。通过PVD定向沉积，在沟槽处因阴影效应自动断开，实现自对准分离。

第二层隧穿氧化：位于p型和n型多晶硅之间，优化载流子输运。

金属电极：单步印刷的金属化层，覆盖所有n型多晶硅区域（发射极和基极接触）。

SABC太阳能电池的制造工艺流程

结构优势：通过自对准技术，SABC太阳能电池实现了背面正负电极的精确分离，减少了制造步骤，提高了电池效率。

工艺简化：与传统TOPCon太阳能电池相比，SABC太阳能电池仅增加了两个额外的工具（激光消融工具和PVD沉积工具），大大简化了制造工艺。

全钝化设计：通过在正面和背面采用钝化技术，显著减少了表面复合，提高了电池的开路电压（Voc）和短路电流（Isc）。

单次金属化：由于n型多晶硅层覆盖了整个背面，可以使用相同的浆料进行两种极性的金属化，进一步简化了制造步骤。

n型多晶硅钝化接触的性能

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PVD n型多晶硅钝化接触的iVoc与薄层电阻性能

iVoc与退火温度的关系：

在880°C退火时达到最高iVoc（738 mV），但薄层电阻较高（208 Ω/sq）。

低温（<860°C）导致掺杂激活不足（Rsh升高），高温（>880°C）引发隧穿氧化层退化（iVoc下降）。

SIMS分析：磷浓度（Cp=1×1021 cm−3）在所有温度下相近，但高温下磷向硅基板扩散加剧，增加俄歇复合。

需平衡钝化质量（iVoc）与导电性（Rsh），可能通过调整PVD沉积速率或掺杂浓度实现。

p型/n型多晶硅堆叠的钝化与导电特性

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p型poly-Si/n型poly-Si堆叠结构的性能

iVoc对比：

p型单层iVoc =727 mV（870°C），而p/n堆叠iVoc =715 mV，表明n型层引入轻微钝化损失。

薄层电阻：

堆叠结构的Rsh = 97 Ω/sq，显著低于单一n型层（208 Ω/sq），归因于n型与p型层的并联导电。计算值与实测值吻合，验证隧穿结的低阻特性。

钝化损失可能源于n型多晶硅与p型层的界面缺陷，需通过界面氧化层优化改善。

沟槽结构与n型多晶硅自对准分离

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沟槽横截面的SEM图像

p型多晶硅悬突：

厚度约300 nm，因蚀刻速率差异（p-poly Si < c-Si）残留于沟槽顶部。

水平方向突出约1–1.5 μm，形成“屋檐”结构，为自对准分离提供阴影遮蔽。

n型多晶硅层（n-poly Si）：

连续区域：沟槽底部和平面区域厚度均匀（120–130 nm）。

分离区域：在悬突下方逐渐变薄至消失，证实PVD的定向沉积特性。

辅助SiNx层：

仅用于SEM成像对比，厚度约100 nm，清晰区分多晶硅与c-Si基板。

蚀刻深度：

沟槽深度约1.6 μm，表明各向同性蚀刻对c-Si的去除速率显著高于p型多晶硅。

利用PVD定向沉积与蚀刻悬突实现了自对准分离，该结构成功规避了传统IBC的复杂图案化步骤，同时为超窄电极间距提供了可能。

通过物理气相沉积（PVD）技术实现了n型多晶硅的自对准分离，成功简化了传统交叉指式背接触（IBC）太阳能电池的制造流程。实验结果表明，该技术不仅能够实现优异的钝化性能（iVoc = 738 mV）和较低的薄层电阻（Rsh = 97 Ω/sq），还通过沟槽结构的自对准分离避免了复杂的光刻工艺，为高效、低成本的IBC电池提供了可行的技术路径。

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