Published:
2023-10-18 17:07
Source:
顺风光电
什么叫TOPCon电池？
2023年作为TOPCon技术爆发的一年，市占率有望占比超过25%。
从结构上来看，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。
TOPCon电池工艺
相比于单晶PERC工序，TOPCon电池生产工序要多出2~3个步骤，分别是沉积隧穿氧化层（超薄SiO2，1~2nm）、沉积本征多晶硅钝化层（60~100nm）、磷注入。
TOPCon主要工序及作用
硅片切割后其边缘有损伤，硅的晶格结构被破坏、表面复合严重，清洗制绒主要目的在于去除表面损伤并形成表面金字塔陷光结构、光线照射在硅片表面通过多次折射，达到减少反射率的目的。
2. 硼扩散工序
② 原理
HCl还可以与太阳能电池片表面及炉管内的金属杂质反应，生成气态的金属氯化物，随尾气排出，可以避免金属杂质在高温过程中扩散入太阳能电池片内部。
3. SE激光掺杂工序
形成选择发射极，主要是在金属栅线与硅片接触部位及其附近进行高浓度掺杂，减少前金属电极与硅片的接触电阻；而在电极以外的区域进行低浓度掺杂，可以降低扩散层的复合。通过对发射极的优化，增加太阳能电池的输出电流和电压，从而增加光电转化效率。
相比于传统的硼扩散，TOPCon电池叠加SE技术理论上可以实现效率提升0.5%，而在实际量产中可以实现效率提升0.2~0.4%。
刻蚀的主要作用为去除 BSG 和背结。扩散过程会在硅片表面及周边均形成扩散层，周边扩散层容易形成短路，表面扩散层影响后续钝化，因此需要去除。目前刻蚀主要采用湿法，先在链式设备中去除背面与周边扩散层，之后处理正面。
5. 制备隧穿氧化层与多晶硅层
背面沉积 1-2nm 隧穿氧化层，之后沉积 60-100nm 多晶硅层形成钝化结构。TOPCon 钝化层制备方式较多，主要分为 LPCVD、PECVD、PVD 路线等，目前以 LPCVD 为主，但绕镀严重，PECVD综合性能具备较强潜力。
6. 制备背面减反射膜
在电池背面制备减反射钝化膜层增加对光的吸收，同时，在 SiNx 薄膜形成过程中产生的氢原子对硅片具有钝化作用。
7. 正面镀氧化铝
在硅片正面沉积一层氧化铝膜层，与其他膜层共同形成正面钝化作用。
8. 制备正面减反射膜
正面减反膜与背面作用基本相同，此外，正面沉积的氧化铝薄膜非常薄，容易在后续电池组件的制作中被破坏，正面 SiNx 对氧化铝也具有保护作用。
9. 丝网印刷-激光转印
激光转印是一种新型的非接触式的印刷技术，该技术是在特定柔性透光材料上涂覆所需浆料，采用高功率激光束高速图形化扫描，将浆料从柔性透光材料上转移至电池表面，形成栅线，制备前后电极。
10. 烧结
通过高温烧结形成良好的欧姆接触。
11. 自动分选
对不同转换效率的电池片进行分档。
TOPCon电池优势
TOPCon电池之所以能被广大企业所采纳，其优势很明显，具体如下：
1. 高转换效率
预计到2023年下半年，TOPCon可以达到26.8%，PERC的效率在23.5%左右，效率差能达到3.3个百分点。
2. 低衰减率
TOPCon组件首年衰减率约1%(PERC约 2%)，首年后年均衰减率约0.4%(PERC约0.45%)。
3. 低温度系数
在组件端，PERC组件功率温度系数为-0.34%/℃，而TOPCon组件的功率温度系数低至-0.30%/℃，使得TOPCon组件在高温环境下的发电量尤为突出。
4.高双面率
大基地项目由于地域辽阔，地面反射率较高(通常可达30%)，在大基地项目中使用具备高双面率的N型组件发电增益更为明显。
