通过优化多晶硅层制备高效双面TOPCon太阳电池的方法

张  耕

山西中来光能电池科技有限公司

E-mail: zhangg01@jolywood.cn

报告摘要

当前，“十五五”规划强化了“双碳”目标，为光伏产业带来巨大政策红利与市场需求。我国已形成全球最完整的光伏产业链，技术持续创新，成本优势显著。但是，随着“双碳”目标继续深入推进，提升发电效率、降低度电成本已成为必然要求。高效电池技术能显著提升单位面积的光伏发电量，节约土地资源，缓解电网消纳压力，是突破当前光伏装机规模瓶颈的关键。

虽然，钙钛矿、量子点等下一代高效电池技术正稳步发展，但近期内占据市场的仍是晶体硅太阳电池，尤其是其中的隧穿氧化TOPCon电池以及与背接触结合的TBC电池。晶体硅太阳电池的效率极限可达29.43%，TOPCon电池的效率极限为28.7%，但目前量产的TOPCon电池其量产效率仅26.5-27%左右，距TOPCon电池的效率极限仍差距较大。究其原因是因为poly-Si层的寄生光吸收，使得当前的TOPCon电池只能做到单面隧穿氧化结构，而无法在正/背两面均制备隧穿氧化结构。

报告中，我们展示了一种对TOPCon电池多晶硅层进行局部减薄(local thinning,LT)的方法，以减轻寄生吸收。该LT方法通过结合激光和碱刻蚀实现。皮秒脉冲激光使多晶硅表面氧化为氧化硅，并使其厚度增加至4nm以上，在随后的碱刻蚀中作为刻蚀阻挡层。因此，多晶硅层中经过激光处理的区域可以保持原有的厚度，而未经过激光处理的区域则减薄至30nm以下。通过利用激光诱导表面氧化层增厚所带来的选择性刻蚀优势，非金属化区域的多晶硅层得以成功减薄，同时又不会影响表面钝化效果。

实验结果表明，激光局部减薄技术具有成本效益以及可扩展性，与现有的TOPCon工艺流程和丝网印刷基础设施完全兼容。LT技术在双面性、短路电流(Isc)、开路电压(Voc)以及转换效率（Eta）的综合提升意味着更高的能量产出和更好的材料利用率--这些都是推动工业光伏技术发展的关键因素。更重要的是，LT技术在电池背面的成功应用，为TOPCon结构在电池正面的使用带来了契机，为冲刺极限效率提供助力。我们未来的工作也将侧重于双面隧穿氧化结构的TOPCon电池开发，并整合先进的金属化方案，以充分发挥LT技术以及TOPCon电池的性能潜力。