Poly層厚度對TOPCon太陽能電池性能的影響

隧道氧化物鈍化接觸（TOPCon）技術是當今最具影響力和工業(yè)可行性的太陽能電池技術之一，其由超薄氧化硅層組成，夾在硅吸收層和摻雜Poly層之間。合適的Poly層厚度，可以在光學損失和電性能之間找到最佳平衡點，從而優(yōu)化TOPCon電池的整體性能，提高電池的轉換效率。美能在線Poly膜厚測試儀專為光伏工藝監(jiān)控設計，幫助客戶準確獲得樣品不同位置的膜厚分布信息，實時監(jiān)控工藝的穩(wěn)定性，從而優(yōu)化薄膜厚度。

TOPCon太陽能電池的結構

TOPCon 太陽能電池的橫截面示意圖

如圖所示，TOPCon工藝是通過在c-Si硅片和高度摻雜的Poly層之間嵌入一層薄薄的絕緣層氧化硅（SiOx）形成的。這種結構的多晶硅鈍化接觸能夠實現表面鈍化和電荷載流子選擇的功能，有助于提高太陽能電池的效率。

制備Poly 層的主要步驟

制備Poly層的主要步驟

具體步驟：生長或沉積薄膜層→沉積硅/硅化合物薄膜→將摻雜劑摻入硅膜→硅的再結晶和摻雜劑的活化→氫化

在生長或沉積薄膜層步驟中，通常是SiO?通過將硅片浸入約 90°C 的熱硝酸中化學生成自限制的約 1.4nm薄膜，或者在 550°C - 700°C 的氧氣中進行短時間（約10分鐘）的熱氧化來生長約2nm的薄膜。該步驟中的技術工藝參數，如沉積時間、沉積速率等，會直接決定Poly層的厚度。

不同制備方法形成的Poly層

通過不同制備方法形成的Poly層

如圖所示，表明不同界面氧化層制備技術對n+Poly層和p+Poly層的復合電流密度（J0）和上限電壓（Vul）的影響。

復合電流密度（J0）：J0越低，表示Poly層的復合損失越小，電池性能越好。圖中展示了不同界面氧化層制備技術（如熱氧化、硝酸氧化、臭氧水氧化、等離子體氧化）對J0的影響。

上限電壓（Vul）：Vul是一個理論值，表示在沒有復合發(fā)生時電池可以達到的最大開路電壓。Vul越高，電池的理論效率潛力越大。

通過合理控制界面層和選擇合適的制備技術，可以實現低復合電流密度的Poly層，為提高太陽能電池的性能提供了重要依據。

Poly層厚度對TOPCon電池性能的影響

Poly層厚度對復合和電流損耗的影響

圖中分別展示了n+Poly層和p+Poly層的復合電流密度（左軸）和上限電壓（右軸）與Poly層厚度的函數關系，沉積的Poly層厚度會對結性能產生重大影響。

光子吸收損失：光子在多晶硅中被吸收會導致重組損失，摻雜多晶硅的吸收系數與晶體硅相似，當Poly層位于太陽能電池正面時，每 10nm 的多晶硅會導致短路電流密度損失約0.4 - 0.5mA/cm2。

紅外光子吸收：Poly層中存在的自由電荷載流子吸收紅外光子，這種損失也會發(fā)生在Poly層位于電池背面時，對于140nm厚的Poly層，會導致約 0.3 - 0.5mA/cm2的損失（取決于摻雜情況）。

TOPCon電池中，Poly層的厚度會影響光子的吸收，過厚的Poly層會導致光子吸收增加，從而降低短路電流密度。因此，需要優(yōu)化Poly層厚度以減少光學損失，Poly層的厚度會直接影響TOPCon的電池效率。

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Poly層厚度是影響TOPCon太陽能電池性能的重要因素，在電池設計和制造中需要綜合考慮其對光子吸收、短路電流、復合電流密度等方面的影響，以實現電池性能的優(yōu)化。美能在線Poly膜厚測試儀專為光伏工藝監(jiān)控設計，幫助客戶準確獲得樣品不同位置的膜厚分布信息，實時監(jiān)控工藝的穩(wěn)定性，從而優(yōu)化薄膜厚度。