2024年，提高n-TOPCon太陽能電池的轉換效率仍然是一個熱門話題。作為中國光伏檢測設備的領軍企業，「美能光伏」在持續關注行業技術發展。為應對提升轉換效率中的難題，美能提出高效TOPCon電池片研發解決方案，并提供相應的研發設備。其中在線Poly膜厚測試儀，采用領先的微納米薄膜光學測量技術，實現超廣測量范圍20nm-2000nm和0.5nm超高重復性精度，可對樣品進行快速、自動的5點同步掃描。接下來，將給大家展示不同Poly膜厚對電池的性能效率影響。

解決“提升效率”難題

薄化Poly層是關鍵

對于TOPCon電池來說，基于 24.8%的電池轉換效率，主要影響效率的因素由大到小：1.正面復合損失，2.光學損失，3.正面傳輸損失，4.體復合損失，5.背面傳輸損失，6.背面復合損失。由此可見，TOPCon電池目前的主要效率缺口來自前表面。原因在于：

TOPCon電池背表面由SiO2、Poly層組成鈍化接觸結構，而前表面僅由Al2O3層鈍化，使用燒穿型漿料，仍存在金屬-硅基體直接接觸

由于硼擴摻雜濃度低，為了實現更好的接觸，正面細柵從銀漿轉變為銀鋁漿。為達到同樣的導電效果，柵線寬度大于銀漿。

為了解決TOPCon電池正表面的效率損失，終極方案是在正面也做成SiO2+Poly層的鈍化接觸結構。但P型TOPCon層的鈍化能力本身就弱于N型TOPCon層，且前表面多晶硅會造成強烈的光學吸收。因此，目前多考慮局部Poly層，即在正表面電極下方做一小部分SiO2、Poly層，但應用層面難度較大。

在當前25%的效率基礎上，可以通過無損SE技術、薄Poly等優化工藝將TOPCon電池效率提升至26%。

針對TOPCon背面電鍍和絲網印刷

不同Poly膜厚對性能的影響

下面將針對TOPCon背面的電鍍和絲網印刷金屬化，研究Poly膜厚厚度降至30nm對太陽能電池性能的影響。

TOPCon太陽能電池的Poly層厚度分別為30,50,70和90nm，在反向電壓(- 12 V)下拍攝的熱成像圖像。

上圖顯示了所有Poly膜厚(30-90nm)的太陽能電池在-12V反向偏置電壓下的熱成像圖像。對于具有90nm厚的Poly層的樣品，幾乎整個太陽能電池邊緣顯示出顯著的溫度升高。隨著多晶硅厚度的減小，邊緣比例和溫度升高時的亮度也減小，從而降低了熱點的危險性和嚴重程度。對于具有30nm厚的Poly層的樣品，一小部分邊緣是熱可見的，而較大的部分仍然是不活躍的。

不同Poly膜厚的IQE和反射率曲線圖

（電鍍所有厚度(30,50,70,90nm)都顯示；絲網印刷僅顯示30和70nm厚度的結果）上圖顯示了在800-1200nm波長范圍內，電鍍和絲網印刷太陽能電池的內部量子效率（IQE）和反射率測量值與Poly膜厚的函數關系。波長為800nm時，IQE曲線開始相互偏離，直到波長為1100納米左右時才再次合并。對于這兩種金屬化方法，可以看到相同的趨勢，即隨著Poly膜厚的減少，在上述波長范圍內的IQE會降低。

Poly膜厚為90nm的采用電鍍金屬化工藝的樣品顯示出最高的IQE曲線。

Poly膜厚為70nm的絲網印刷樣品的IQE曲線與Poly膜厚為30nm的電鍍樣品的IQE曲線幾乎相同。

Poly膜厚為30nm的絲網印刷樣品的IQE曲線最低。

下表顯示了與采用90nm厚的Poly層和電鍍觸點作為參考值的電池相比的平均Jsc損失。接觸重組增加，100nm以下的Poly層對激光燒蝕的敏感性仍然低于絲網印刷金屬化。

結論

通過PECVD進行單面沉積會導致Poly層環繞到正面。這種寄生電流路徑可能會對太陽能電池進行分流，導致降低分流電阻。通過將量子效率結果與熱成像和掃描電鏡微特征相結合，確定了Poly環繞是產生熱點的原因。將沉積的Poly厚度從90nm減少到30nm，可以減小環繞的影響，從而改善Rsh和Irev。除了縮短沉積時間外，這種方法還能降低FCA，提高太陽能電池的雙面系數。

在線Poly膜厚測試儀

美能Poly5000在線膜厚測試儀是專為光伏工藝監控設計，可以對樣品進行快速、自動的5點同步掃描，獲得樣品不同位置的膜厚分布信息，可根據客戶樣品大小定制測量尺寸。

• 有效光譜范圍320nm~2400nm

• 快速、自動的5點同步掃描

• 重復性精度＜0.5nm

• 超廣測量范圍20nm~2000nm

• 在線監控檢測實現零碎片率
• 實現全程產線自動化檢測、大大節約檢測時間

當前，光伏技術從P型往N型升級切換帶來了全產業鏈變革。在N型高效電池技術產業化中，n-TOPCon電池因為現階段更具成本競爭力和量產優勢，產能落地速度超出預期，不斷提升轉換效率將在n-TOPCon電池產業化中成為一項“難題”。在這一過程中，「美能光伏」致力于幫助客戶在電池薄膜厚度、正面金屬化、背面金屬化等技術上不斷創新優化，實現>25% n-TOPCon電池量產轉換效率。