1.HJT 电池技术:
1990 年,日本三洋公司首次开发出异质结太阳能电池,当时 HJT 电池转换效率为 14.5%,经过三十年的发展,目前 HJT 量产效率已经超过 24%。常规的太阳电池的 p-n 结都是由导电类型相反的同一种材料——晶体硅组成的,属于同质结电池。
而异质结(heterojunction,HJT)电池由两种不同的半导体材料晶体硅和非晶硅组成的 p-n结,因此称为异质结电池。异质结一般以 n 型单晶硅片为衬底,在经过清洗制绒的 N 型单晶硅正面依次沉积厚度为 5-10 nm 的的本征 a-Si:H 薄膜、p 型 a-Si:H 薄膜,在背面依次沉积厚度为 5-10 nm的 i-a-Si:H 薄膜、n 型 a-Si:H 薄膜形成背表面场,在掺杂 a-Si:H 薄膜的两侧,再沉积透明导电氧化物薄膜(TCO),最后通过丝网印刷技术在两侧的顶层形成金属集电极,构成具有对称结构的 HJT 电池。HJT 技术通过在 p-n 结之间插入本征非晶硅作为缓冲层,对晶体硅表面起到良好的钝化作用,很好地解决了常规电池掺杂层和衬底接触区域的高度
载流子复合损失问题,实现较高的少子寿命和开路电压。HJT 独特结构使其具备工艺结构简单、工艺温度低、效率高、无电致诱导衰减等优点,电池理论效率可达到 27.5%,是 N 型电池的代表性技术之一。
2.TOPCon 电池技术:
2013 年,德国 Fraunhofer 研究所首次提出了 TOPCon 的电池结构,TOPCon 是隧穿氧化层钝化接触(Tunnel Oxide Passivated Contact)的简称,其电池结构为 N 型硅衬底电池,在 PERC (PERT)电池制备工艺的基础上,在电池背面制备一层超薄二氧化硅,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,在钝化界面的同时起到吸收载流子的作用,可以极大地提升太阳能电池的效率,量产效率较 PERC 高 1%左右,最高理论效率为 28.7%,为电池转换效率进一步提升提供了更大的空间。
TOPCon 技术与 HJT 技术相比的最大优势在于其与 PERC 电池产线的良好兼容性,HJT 电池由于其特殊的电池结构,产线需要使用全新的设备。而 TOPCon 与 PERC 相比主要变动及新增三个环节设备:硼扩散,隧穿氧化和非晶硅(LPCVD 或 PECVD),去绕镀清洗。其中隧穿氧化和非晶硅镀膜为 TOPCon 工艺的关键环节,LPCVD 为关键设备,2018 年以前 TOPcon 设备以德国的 Tempress 和韩国 PV-tech 设备为主,随着国产化设备的逐渐成熟,目前国内企业拉普拉斯(连城参股公司)、北方华创、捷佳创等均能够提供相应生产设备,极大降低了 TOPCon 电池的成本。目前行业内 PERC 电池产能在 250GW以上,部分较新的产线都预留有 TOPCon 电池的升级空间,预计未来 2-3 年,将出现TOPCon 与 HJT 两种技术路线共同发展的局面。
原标题:Topcon VS HJT | 工艺步骤、优缺点、结构、未来发展大比拼