TOPCon-n-PERT太阳电池结构关键参数 对其电性能影响的研究

吕 欣，王旭花，刘国能

(1.国家电力投资集团公司陕西分公司，西安 710000；2.西安理工大学，西安 710048)

0 引言

相较于当前主流的采用钝化发射极背接触(PERC)技术的p型太阳电池而言，采用发射极钝化全背场扩散(PERT)、 隧穿氧化层钝化接触(TOPCon)、异质结(HIT)或叉指状背接触(IBC)等技术的n型太阳电池提升光电转换效率的空间更大[1]。

TOPCon技术作为前沿的太阳电池技术之一，不但能实现与HIT结构相当的表面钝化效果，而且还可以与高温工艺相兼容，同时也避免了电极接触处引起的高复合问题[2]，目前针对TOPCon技术的研究主要是基于n型PERT太阳电池[3]。在不断改进太阳电池制造工艺的过程中，模拟设计是减少产品研发成本和实验次数的有效路径[4]。本文利用德国弗劳恩霍夫太阳能系统研究所(Fraunhofer ISE)的Andreas Fell开发的Quokka3软件，对采用TOPCon技术的n型PERT太阳电池(下文简称“TOPCon-n-PERT电池”)的关键参数进行了仿真模拟，着重研究了发射极的饱和电流密度、发射极-金属接触电阻率、背表面隧穿氧化层厚度及背表面饱和电流密度对电池电性能的影响，并进行了实验论证，以期为新型产品的设计与研发提供依据。

1 发射极对TOPCon-n-PERT电池电性能的影响

TOPCon-n-PERT电池属于p+-n-n+的非对称结构，硅片的厚度、电阻率等均是影响电池光电转换效率的重要因素[5]。电池的有效少子寿命与发射极和背表面的饱和电流密度密切相关，而TOPCon-n-PERT电池的背表面钝化层采用隧穿氧化层与掺杂多晶硅薄膜的叠层结构，因此其背表面的饱和电流密度较小。基于已有的基础研究，为了进一步提升TOPCon-n-PERT电池的光电转换效率，降低其发射极的饱和电流密度和发射极-金属接触电阻率是关键控制点，也是在电池选择生产工艺时应重点关注的2个参数。……