PERC+电池的几种结构

31 05月 2021

2021-05-31 21:18

随PERC电池的发展，目前perc电池效率已经接近效率极限，后续的突破主要是引入一些新的结构。

钝化发射极和背面(PERC或PERC + 1)太阳能电池的进化改进为替代概念的实施奠定了严格的基准。中值生产效率几乎呈线性增长，每年约有0.5％，目前已远远超过22％。2最近，PERC宣布创纪录的效率分别为24.1％3和24.4％4。尽管到目前为止尚未披露任何细节，并且尚未完成根据ISO 17025 / IEC 6094进行的校准测量，但这些令人印象深刻的结果似乎为事后验证了以前有争议的基于仿真的PERC效率潜力超过24％的预测。5除了提高效率外，对持续降低每个瓦特峰值成本的进一步贡献还在于，将吞吐量和每小时每个前端工具6的晶圆产量提高到每小时多达6000个晶圆，并增加了晶圆尺寸。在实施新技术时，必须保持吞吐量，并且必须通过显着提高效率来抵消过程复杂性的任何增加。

另一方面，弥合当前生产中位数和“常规” PERC的创纪录效率之间的差距似乎并不容易，许多小组都在进行概念上的改进。实施钝化接触引起了业界强烈的兴趣。尤其是，氧化多晶硅(POLO)以及相关的结点方案已经可以在现有技术中进行试生产，这些方案可以作为当前技术的直接升级来实现。7钝化触点已证明其在具有极性POLO结的8型实验室型IBC太阳能电池上具有至少26.1％的效率，在具有poly-Si的实验室型双面接触(DSC)电池上具有至少25.8％的效率后部和实验室类型的“常规”选择性掺杂硼c-Si正面发射极。9然而，它们在工业太阳能电池中的实施仍然是许多研究所和公司正在进行的研究的主题。挑战是双重的，首先是将高效率从实验室单元转移到工业规模，其次是将过程复杂性降低到与上述PERC基准竞争的水平。

1、perc+结构主要指在perc的基础上进行双面电池及后续的几个发展路线。

Ag前接触的载流子重组被认为是主流工业PERC太阳能电池的主要效率损失。

在银触点下方具有多晶硅的PERC + POLO可最大程度地减少接触重组，并且在仿真中显示出高达24.1％的效率潜力。

提出了一种非常稀薄的PERC + POLO制造工艺，该工艺通过阴影掩膜通过a-Si指的PECVD沉积进行。

掩膜可沉积70μm窄且250 nm高的a-Si指形物，这些栅线形物可结晶成多晶硅触点。

单面PERC和双面PERC +太阳能电池已成为主流太阳能电池技术，在批量生产中转换效率约为22.5％。我们确定丝网印刷的Ag前触点的特定饱和电流密度J 0，Ag = 1400 fA / cm 2。当以3.0％的接触面积分数加权时，Ag金属触点占总J 0的42 fA / cm 2 ，总计= 130 fA / cm 2，因此是V oc的主要限制。我们研究PERC +太阳能电池的丝网印刷Ag接触点下方的氧化物(POLO)指上的载流子选择性多晶硅，以最大程度地减少接触重组。我们将此太阳能电池命名为PERC + POLO。数值模拟表明，PERC + POLO电池具有高达24.1％的潜在效率，即0.3％abs。高于PERC +太阳能电池。为了实现多晶硅栅线的低成本制造，我们首次研究了通过真空室中的掩膜通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)沉积合适的a-Si指的工艺。我们展示了窄至70μm和高至250 nm的非晶硅栅线。与掩模开口宽度相比，掩模下方的寄生沉积使a-Si指形宽度增加了不到30μm。第一个测试晶圆展示了高达716 mV的隐含V oc PECVD a-Si层，该层在随后的POCl 3中结晶并掺杂扩散。应用此工艺顺序，可以使用已建立的工业PERC +工艺制造PERC + POLO电池，只需通过阴影掩模添加a-Si栅线的PECVD沉积即可。

为PERC POLO太阳能电池的精益制造提出了目标工艺流程，通过应用已确立的PERC +工艺步骤，只插入一个额外的工艺步骤，即PECVD通过阴影掩膜沉积无定形Si (a- Si)指。在随后的POCl3扩散过程中，a-Si指被结晶成多晶硅(poly Si)和掺磷。POLO或TOPCon所需的界面SiO2可以在步骤1的织构后直接湿法沉积，也可以在步骤2的PECVD a-Si沉积前通过原位PECVD沉积。

POLO太阳能电池的进一步进化改进，如降低发射器和晶片体J0值，Quokka模拟预测转换效率可提高到24.1%，Voc高达712 mV。这些模拟得到了由LONGi发表的24.1%高效r&d型PERC + POLO太阳能电池所测量的无金属接触的PERC前体开路电压iVoc¼712 mV的实验支持。