编者按：TOPCon是一种基于选择性载流子原理的隧穿氧化层钝化接触太阳能电池技术，为N-PERT电池转换效率进一步提升提供了更大的空间。相对P型晶硅电池，N型晶硅电池的少子寿命高，无光致衰减，弱光效应好，温度系数小，是晶硅太阳能电池迈向理论最高效率的希望。为进一步提升电池效率，光伏技术路线从P型向N型升级，启动下一轮电池技术变革。

相对P型晶硅电池，N型晶硅电池的少子寿命高，无光致衰减，弱光效应好，温度系数小，是晶硅太阳能电池迈向理论最高效率的希望。

TOPCon是一种基于选择性载流子原理的隧穿氧化层钝化接触（Tunnel Oxide Passivated Contact）太阳能电池技术，其电池结构为N型硅衬底电池，在电池背面制备一层超薄氧化硅，然后再沉积一层掺杂硅薄层，二者共同形成了钝化接触结构，有效降低表面复合和金属接触复合，为N-PERT电池转换效率进一步提升提供了更大的空间。

TOPCon电池概念

TOPCon电池的概念由德国弗劳恩霍夫太阳能系统研究所（Fraunhofer-ISE）于2013年提出，下图为该N型钝化接触太阳能电池的结构示意图。

TOPCon正面与常规N型太阳能电池或N-PERT太阳能电池没有本质区别，电池核心技术是背面钝化接触，硅片背面由一层超薄氧化硅（1~2nm）与一层磷掺杂的微晶非晶混合Si薄膜组成。钝化性能通过退火过程进行激活，Si薄膜在该退火过程中结晶性发生变化，由微晶非晶混合相转变为多晶。在850°C的退火温度下退火，iVoc > 710 mV, J0在9-13 fA/cm2，显示了钝化接触结构优异的钝化性能，所制备的电池效率超过23%。目前N型前结钝化接触太阳能电池世界纪录（25.8%）由Fraunhofer-ISE研究所保持。

TOPCon工艺流程

TOPCon电池最大程度保留和利用现有传统P型电池设备制程，只需增加硼扩和薄膜沉积设备，无须背面开孔和对准，极大的简化了电池生产工艺，量产化困难度低。
目前用于生长高质量重掺杂多晶硅层的方法有LPCVD（低压化学气相沉积）和PECVD两种。一种是用LPCVD原位（或离位）掺杂形成多晶硅，由于LPCVD沉积过程会带来绕镀问题，使电池性能退化，因此可选择离位掺杂，即LPCVD形成本征多晶后再进行扩散或离子注入掺杂，形成重掺杂的多晶硅；另一种是使用PECVD沉积掺杂非晶硅或微晶硅层，再经过退火得到掺杂的多晶硅。

工业上常用的多晶硅层厚度约为160-200nm，为了节省成本和提高性能，电池制造商希望将多晶硅层厚度降低到100nm，甚至50nm。

TOPCon电池的优点与缺点

TOPCon电池的优点

(1) 电池转换效率高，具有优越的界面钝化和载流子输运能力，较高的Uoc和FF
(1)光致衰减低，掺磷的N型晶体硅中硼含量极低，削弱了硼氧对的影响

(2) 工艺设备产线兼容性高，可与PERC、N-PERT双面电池的高温制备工艺产线相兼容

(3) N型TOPCon电池可与SE、IBC、多主栅、半片、叠片技术相结合，显著提高电池效率及组件功率

TOPCon电池的缺点

(1) 成本较高，相比较于标准PERC工艺，TOPCon技术资本支出（CAPEX）偏高约10%，运营成本（OPEX）偏高约25%

(2) 效率提升潜力有限

TOPCon的降本之路

相比较于标准PERC工艺，TOPCon的成本相对较高，如果与PERC竞争性价比，则TOPCon效率至少要达到24.5%以上。

TOPCon后续优化降本方向：

(1) 降低n-poly层厚度，降低成本，减少自由载流子吸收

(2) 避免边缘绕镀，提升电池性能

(3) 设备成熟度及成本的降低

(4) 浆料性能突破，降低J0, metal

为进一步提升电池效率，光伏技术路线从P型向N型升级，启动下一轮电池技术变革。TOPCon因其优异的高效性及兼容性，越来越受市场的关注，成为N型高效电池产业化的切入点。


原标题:N型高效电池技术路线之TOPCon