工業太陽能電池正從 PERC 向 TOPCon 技術過渡，雙面應用 TOPCon 結構可突破傳統前側擴散限制。polyZEBRA技術，通過將雙極性TOPCon結構集成于電池背面，完全消除前側寄生吸收，同時采用低成本工藝（激光圖案化與絲網印刷），旨在實現與雙面接觸TOPCon技術相競爭的成本效益，電池效率從23.0%提高到24.0%，實現了1%絕對值的提升。

polyZEBRA太陽能電池的工藝流程

polyZEBRA太陽能電池的制造工藝流程

關鍵工藝特點

雙極性TOPCon結構：背面同時集成n型和p型TOPCon結構，避免了前側金屬化帶來的光吸收損失。

低成本工藝：采用激光圖案化和絲網印刷等工業化低成本工藝，確保技術的經濟可行性。

鈍化優化：通過AlOx/SiNx鈍化層和隧穿氧化層的結合，顯著降低了表面復合損失，提升了電池的開路電壓（Voc）和填充因子（FF）。實驗參數對比

去年與本次研究在實驗參數上的差異

電池厚度和基區電阻率：較薄的電池和較低的基區電阻率導致Jsc略有下降，但顯著降低了Rser，提升了FF。

清洗步驟的簡化：省略額外清洗步驟減少了p型poly-Si/SiOx結構的損傷，提升了Voc。

AlOx覆蓋層厚度增加：較厚的AlOx覆蓋層減少了金屬刺穿隧穿氧化層的風險，降低了J0,met，提升了Voc。

金屬化圖案間距縮小：較小的間距顯著降低了Rser，盡管增加了復合電流，但整體效率仍得到提升。模擬參數

模擬太陽能電池性能

表面復合參數：較低的J0,pass值表示良好的表面鈍化，有助于提升Voc。

金屬復合參數：較低的J0,met值表示良好的金屬-半導體界面，減少復合損失，提升Voc和FF。

薄層電阻和接觸電阻率：較低的Rsheet和ρc值表示較好的導電性和歐姆接觸，有助于降低串聯電阻（Rser），提升FF。polyZEBRA太陽能電池的IV性能對比

polyZEBRA太陽能電池的IV性能數據對比

效率提升：今年的電池效率從23.0%提升到24.0%，主要歸因于Voc和FF的顯著提高。光生載流子的生成量略有減少，但電池內部的載流子傳輸和收集效率得到了顯著改善。

開路電壓（Voc）：Voc從去年的水平提高了約17 mV，這主要歸因于電池內部復合的減少。

隱含開路電壓（iVoc）：iVoc提高了約10 mV，這反映了電池在無光照條件下的性能提升。iVoc的提高表明電池的內部質量得到了改善，特別是在減少復合方面。

填充因子（FF）：FF提高了約4.7%絕對值，這表明電池的串聯電阻（Rser）顯著降低。

短路電流密度（Jsc）：Jsc略有下降（約0.2 mA/cm2），這可能是由于電池厚度的減小和基底電阻率的降低。電池參數對Rser影響

polyZEBRA太陽能電池的pFF-to-FF損失

基區電阻率降低：從13 Ωcm降至4 Ωcm，顯著降低了體電阻。

金屬化間距縮小：從1080 μm降至800 μm，縮短了載流子傳輸路徑，進一步降低了串聯電阻。

工藝穩定性增強：減少了數據波動，確保結果可重復性。AlOx厚度對電池性能的影響

不同背面AlOx覆蓋層厚度對polyZEBRA太陽能電池性能的影響

AlOx覆蓋層增厚：從60 nm增至75 nm，顯著降低了金屬-半導體界面復合電流密度，提升了開路電壓。

串聯電阻的微小增加：較厚的AlOx覆蓋層略微增加了接觸電阻，但對整體效率的影響較小。

工藝穩定性增強：本次研究的數據點更集中，表明工藝優化后電池性能更穩定。polyZEBRA太陽能電池金屬化間距影響

在不同后金屬化圖案間距下的性能對比金屬化間距縮小：從1080 μm降至800 μm，顯著提升了電荷載流子的收集效率，降低了串聯電阻。

發射區寬度減少：從570 μm降至360 μm，減少了p型poly-Si/SiOx區域的復合損失。

間隙寬度減少：從110 μm降至75 μm，進一步降低了串聯電阻。

界面復合的微小增加：較小的間距略微增加了金屬-半導體界面復合電流密度，但對整體效率的影響較小。

電池效率提升：較小的間距顯著提升了電池的整體性能，效率提升約0.4%絕對值。

通過創新的polyZEBRA技術，成功將TOPCon基背接觸太陽能電池的效率提升至24.0%，較去年提升了1%絕對值。polyZEBRA技術展示了其在高效背接觸太陽能電池領域的巨大潛力，為工業級大規模生產提供了可行的技術路徑。美能在線四探針方阻儀

美能在線四探針方阻儀

采用四探針法測量方阻和電阻率，動態重復性達0.2%，支持全自動多點掃描，最大可測230mm樣品，適用于光伏電池、半導體薄膜等場景。

• 最大樣品滿足230mm×230mm

• 測量點數支持5點、9點測量，同時測試5點滿足≤5秒，同時測試9點滿足≤10秒

• 測量精度：保證同種型號測量的精準度不同測試儀器間測試誤差在±1%

未來的研究將聚焦于進一步降低iVoc-to-Voc損失，同時保持高填充因子（FF），以實現更高的電池效率，美能光伏在線四探針方阻儀將提供關鍵支持，助力實現更高效、更經濟的太陽能發電目標。

原文出處：《24% Efficient TOPCon-based back contacted polyZEBRA solar cells》（EPJ Photovoltaics, 2025）

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