IBC 太陽能電池因消除正面金屬化、減少陰影損失和增加光吸收面積，有實現高效的潛力，但制造復雜且昂貴。本文運用Quokka3 模擬對IBC 太陽能電池展開研究，著重關注前后表面鈍化、薄層電阻等因素對電池性能的影響。

鈍化對優化IBC 太陽能電池性能至關重要，前表面鈍化減少表面復合損失，后表面鈍化減少金屬接觸和擴散區域的復合；摻雜濃度影響電荷傳輸和復合，優化摻雜可提高電池效率；柵線設計能降低電阻損失和提高電流收集效率。

模擬方法

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IBC 太陽能電池結構示意圖

使用Quokka3模擬軟件，以n型硅片為基底構建IBC太陽能電池模型，研究c-Si體壽命、硅片電阻率、后硼薄層電阻、前后表面鈍化及減反射層等因素對電池性能的影響，模擬輸出開路電壓（Voc）、短路電流密度（Jsc ）、填充因子（FF）和效率（η ）等參數。

載流子壽命對電學參數的影響

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晶片體壽命對 IBC 太陽能電池電氣參數性能的模擬結果

隨著n型c-Si體壽命的增加，復合損失越低，開路電壓（Voc）、短路電流密度（Jsc ）、填充因子（FF）以及電池效率（Eff）均呈現上升的趨勢。

填充因子（FF）因串聯電阻降低而改善，效率在5ms時達峰值24.64%。

硅片電阻率對電學參數的影響

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IBC 太陽能電池電氣參數性能與晶片電阻率的模擬結果

電阻率1.2 Ω·cm時效率最高（24.65%），因平衡了載流子分離（高電阻率）與導電性（低電阻率）。Voc隨電阻率增加而上升（耗盡區變寬，復合減少）；Jsc因光吸收增強而提高。

背面硼摻雜層方阻的影響

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IBC 太陽能電池模擬的后硼薄層電阻與 FF 和 η 的結果

Rsh增加，FF從83.89%降至83.77%，效率從24.66%降至24.61%，Voc（707.8mV）和Jsc（41.52mA/cm2）不變。

因Rsh增加使串聯電阻增大，阻礙電荷收集傳輸，降低FF；Voc取決于材料帶隙和結內建電勢，Jsc取決于光吸收和量子效率，均不受Rsh直接影響，需優化摻雜濃度以平衡導電性與復合損失。

前表面J0的影響

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IBC 太陽能電池前鈍化層模擬的復合電流密度（J0）結果

隨著J0增加，Voc、Jsc、FF和Eff均下降。Voc從約 710mV降至685mV左右，Jsc從約41.7mA/cm2降至 40.2 mA/cm2左右，FF從約 84.0% 降至83.4%左右，Eff從約24.80%降至22.94%左右。高J0表明前表面鈍化質量差，復合加劇，導致性能全面退化。

后表面J0的影響

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后表面鈍化復合電流密度（J0）對IBC太陽能電池性能的影響

后J0增加，各參數下降。高J0使后表面復合加劇，準費米能級分離減小，Voc降低；載流子收集減少，Jsc降低；復合使 IV 曲線變差，FF 下降；最終 Eff 因參數惡化而降低。

IBC 太陽能電池中，后鈍化質量對電池性能影響顯著，低J0值對于維持電池的高效運行至關重要。

發射極覆蓋率與背面硼摻雜的優化

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后硼薄層電阻和后硼面積分數對IBC太陽能電池性能的影響

不同優化結構的IBC太陽能電池性能對比

當后硼薄層電阻為100Ω/Sq、發射極分數約40%時，電池性能達到最優。此時，Voc為719.2mV，Jsc為41.66mA/cm2，FF為84.71%，效率為25.2%。在該點，電池在減少復合和保持低接觸電阻之間達到平衡。

在BC電池結構和工藝方面，通過精確調控后硼薄層電阻，能夠優化電池內部的電荷傳輸和收集效率，減少能量損耗。同時，前后表面鈍化質量與復合電流密度J0密切相關，高質量的鈍化層能夠有效降低J0，減少表面復合，對提升電池的開路電壓、短路電流和填充因子起到關鍵作用。

美能TLM接觸電阻測試儀

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美能TLM接觸電阻測試儀所具備接觸電阻率測試功能，可實現快速、靈活、精準檢測。

靜態測試重復性≤1%，動態測試重復性≤3%

線電阻測量精度可達5%或0.1Ω/cm

接觸電阻率測試與線電阻測試隨意切換

定制多種探測頭進行測量和分析

美能TLM接觸電阻測試儀能夠精確測量電池的接觸電阻，這對于深入理解IBC太陽能電池中電荷傳輸機制至關重要。如本研究發現后硼薄層電阻對電池性能影響顯著，而接觸電阻是其中關鍵一環，借助該測試儀，可精準測定不同工藝條件下的接觸電阻變化，為優化電池的電極設計和制備工藝提供直接數據支持。

原文出處：Improved passivation and antirefection techniques for higherefciency Interdigitated Back Contact (IBC) solar cells

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