基于非晶硅边缘钝化与激光边缘隔离的多分片电池技术研究

闫文丽，刘尊珂，蒋虹萍，王玉明，曾俞衡，叶继春^*

中国科学院宁波材料技术与工程研究所

中科研和（宁波）科技有限公司

^*E-mail: jichun.ye@nimte.ac.cn

为了提高光伏组件的输出功率，目前行业正在加速导入多分片电池技术。然而多分片技术引入了切割边缘缺陷，导致载流子复合及输运损失增加，限制了组件功率的增益。当前应用的原子层沉积（ALD）边缘钝化技术存在设备及运营成本较高、沉积温度较高、绕镀粘片、易导致LECO电极性能退化、难以兼容铜基浆料等局限。因此，开发兼具优异钝化性能、低温工艺适应性、环境稳定性、量产潜力大且低成本的边缘修复方案，对未来多分片电池效率和组件功率提升意义重大。针对上述问题，中科研和与宁波材料所开展了系统的理论与实验研究。

在非晶硅边缘钝化方面，团队开发了基于CVD技术的低温非晶硅复合膜层，用于多分片电池边缘钝化。该技术方案具有较低的沉积温度（可低于160^oC），能够有效兼容LECO接触与铜基电极。此外，该复合膜层在平面n型硅片上实现了优异的钝化效果，饱和电流密度（J_0,s）低于3 fA/cm²、隐含开路电压（iV_oc）超过735 mV；经过UV60辐照后，钝化性能不衰减；可耐受醋酸长时间浸泡并保持稳定。非晶硅钝化效果显著优于实验室240^oC沉积条件下的热ALD AlOx薄膜钝化质量。相关工作显示，该非晶硅复合膜系兼顾了界面钝化、抗紫外衰减、膜层保护及耐腐蚀性能，在不同类型多分片电池中具有重要应用潜力。另外，在激光隔离技术方面，团队对技术方案做了改进，具有进一步提升功率的作用效果。

图1 非晶硅复合膜系及氧化铝的钝化性能与抗紫外衰减性能对比：(a) 隐含开路电压，(b) 少数载流子寿命，(c) 单面饱和电流密度及(d) 伪填充因子。

在理论方面，团队通过三维器件模拟，系统分析了边缘钝化与边缘隔离技术方案对TOPCon多分片电池性能的影响。结果表明，结合两种技术可以实现优于单一技术功率提升效果，并降低分片电池性能对边缘钝化膜钝化质量的依赖，这为提升多分片电池及组件性能提供了新的技术思路。

综上，通过低温非晶硅复合膜系钝化结合边缘隔离的协同优化，有望在降低分片电池边缘复合损失的同时，兼顾成本、工艺稳定性与量产适用性，进一步提升多分片电池组件功率。

图2 TOPCon 分片电池边缘修复结构示意图：(a) 仅边缘钝化，(b) 边缘隔离与边缘钝化协同。边缘钝化和隔离-钝化协同处理的TOPCon (c) 二分片电池，(d) 四分片电池模拟效率对比。相应(e) 二分片组，(f) 四分片组件的输出功率对比。