工业产线制造的N型多晶硅背面钝化接触(Poly silicon passivated contact, PSPC)电池效率在过去三年内从20.7%提高到23.6%甚至更高[1]。效率快速的爬升得到了既包括能接触硼发射极，又包括能接触薄n+多晶硅层的金属化浆料的有力支持[2]。工业上常用的多晶硅层厚度约为160-200nm。为了节省成本和提高性能，电池制造商希望将多晶硅层厚度降低到100nm，甚至50nm。由于现有的金属化浆料非常容易在烧结的过程中烧穿更薄的多晶层破坏其钝化作用，开发适用于更薄多晶层的浆料有着很大的挑战。
对此，贺利氏详细研究了银浆化学对SiNx和多晶硅薄膜刻蚀的影响，开发了新的金属化浆料配方，可以在较低的烧结温度下，提高开压的同时保持良好的接触。这种用于PSPC的新型银浆在50℃的烧结窗口内具有一致的接触电阻率，并且在50⁰C更低烧结温度下获得了更高的填充因子，获得了0.2%的效率增益。这种PSPC金属化浆料的改进可以匹配未来太阳能电池更薄的多晶层厚度。
贺利氏一直致力于快速匹配新方向太阳能电池用银浆的开发，对于N型TOPCon太阳能电池背面更薄多晶硅层方向，在以下两个方面进行了研究及探索：
01
银浆化学性质对侵蚀的影响
银浆A和银浆B含有不同粘度和侵蚀性的玻璃。两种银浆都印刷在表面制绒后的n型硅片上，硅片表面自上而下分别有SiNx层及150nm厚度n+多晶硅层。在除去银和玻璃层后，我们可以从扫描电镜图中看到，银浆A蚀刻了较大面积的SiNx和多晶层，使得绒面非常粗糙，而银浆B仅蚀刻了极小面积的SiNx和多晶层，仅在金字塔顶部附近有轻微影响。采用银浆B印刷对应3%、6%和12%金属化面积得到的Voc均高于银浆A，这也表明银浆B保留了更多的完好的多晶硅钝化层(见图1)，并且底层的隧穿氧化物完好无损，极大程度地保护了其对电池片的钝化作用。
图1：(a)采用银浆A去除银层和玻璃层后样品(b)采用银浆B去除银层和玻璃层后样品(c)银浆料A和银浆料B在不同金属化面积对应下的Voc值
此外，在具有150nm n+多晶硅层的全尺寸产线n型PSPC硅片上测试了银浆A和银浆B。在扫描电镜中显示较少蚀刻的银浆B产生的电池具有2.2mV的Voc增益和0.3%的填充因子增益，得到了0.18%的绝对效率提升(见表1)。
表1
02
适合低温烧结的新型无机系统
多晶硅层减薄会对电池片带来两个好处：
1.增加了沉积工艺的生产量，从而降低了成本；
2.减少了多晶硅层的寄生光吸收，从而提高了光的利用效率。
为了保持薄厚度多晶硅层的质量，硅片最好在较低的温度下烧结。玻璃物理化学性能对最佳烧结温度或银浆烧结窗口的范围起着决定性的作用。针对薄多晶硅层结构，贺利氏专门开发了一种特殊的玻璃系统，其接触电阻率能够在50⁰C宽的烧结窗口中保持一致，并且在较低的温度下整体提高了效率。
如图2所示，其中银浆C是参照样品，而银浆料D包含特别开发的玻璃，由于FF的严重下降，银浆C的效率随着峰值烧成温度的降低而降低。相反，银浆D的Voc、FF和效率增加，而烧结峰值温度降低。低于标准温度50℃烧结条件下的银浆D比标准烧结温度下的参照样品浆料C有着0.2%的效率增益。
图2：银浆C与D在低于标准峰值温度30℃(ST-30)，50℃(ST-50)及标准峰值温度(ST)烧结下的电性能测试相对值
如图3所示，银浆料C的接触电阻率随烧成温度的降低而显著增加，而银浆D在三种烧成温度下的接触电阻率在1.1-1.7 mohm*cm2范围内非常稳定。
图3：银浆C与D在低于标准峰值温度30℃(ST-30)，50℃(ST-50)及标准峰值温度(ST)烧结下的接触电阻率(Rhoc)
此外，针对背面TOPCon结构除SiNx、多晶硅层及隧穿氧化物钝化层外，有AlOx钝化层的情况，开发了新的无机系统，在低温(ST-50)的情况下仍旧能够形成较好的接触，同时最大可能地保持钝化效果，图4显示了特殊无机设计的浆料F对比参照浆料E烧结后的EL照片，可以看出在正常浆料无法接触EL发黑的情况下，F浆料EL明亮，形成了良好的接触。
为匹配低温烧结的N型TOPCon背面浆料，贺利氏还开发了正面硼扩硅片接触浆料，将金属化带来的复合降低至最小，同时保持不同方阻、不同绒面硅片的高接触，此外新型的有机系统将兼容更细的栅线印刷，使得电池片整体效率得到最优化提升。
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