具体内容(突破的关键核心手段):
一、工艺复杂性高:
1、全域 poly 的透光性问题:在电池正面采用全域 poly 结构时,会产生较多寄生吸收,影响透光性,进而影响电池对光的吸收和利用效益。
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2、选择性镀膜的工艺难题:选择性镀膜工艺虽可解决全域 poly 的问题,但会涉及掩膜和化学性腐蚀等步骤,增加了工艺的复杂性和成本,且对工艺控制的精度要求较高。
3、光刻或掩膜印刷手段的量产经验缺乏:光刻手段或掩膜印刷手段虽有改善工艺复杂性的潜力,但目前还缺乏量产经验,在大幅度生产中的应用还面临手段成熟度、装置成本、生产效益等方面的障碍。
二、钝化层沉积与均匀性控制:
1、界面缺陷问题:钝化层如 SiNx 与 Si 界面存在缺陷,会导致载流子复合增加,降低电池的开路电压,影响电池性能。
2、大面积均匀性难实现:在大面积沉积钝化层时,要保证钝化层厚度均匀性难度较大,而厚度不均匀会导致钝化效果不一致,影响电池的一致性和整体效益。
三、金属化工艺的改良:
1、接触电阻与复合的平衡:金属 - 半导体界面的载流子复合和接触电阻是相互制约的因素。降低复合通常会使接触电阻增加,而实现两者的平衡需要精确控制工艺条件和材料选择,这是一个复杂且具有障碍性的任务。
2、金属接触区域的复合中心问题:金属接触区域会引入复合中心,即使采用局域接触设计减少金属接触面积,也需要有效降低接触电阻,同时避免复合中心对电池性能的不利影响。
产出的标志性创意成果及产业化前景:
TOPCon 电池双面钝化接触结构,在电池的正面和背面都采用了超薄隧穿氧化层和掺杂多晶硅层。其中隧穿氧化层可使多子(电子)隧穿进入多晶硅层,同时阻挡少子(空穴),减少电子 - 空穴在传输过程中的复合损失;同时,掺杂多晶硅层则通过形成电场,阻止空穴靠近硅片表面,进一步降低复合;并且多晶硅层为电子赠与了良好的传导路径,使背面金属栅线直接与多晶硅层接触,避免了电池硅片与金属的直接接触,从而降低了接触电阻,有助于提升电池的填充因子。双面钝化接触结构可进一步降低电池表面载流子复合速率,减小接触电阻,理论上能使电池效益得到显著提升,有研究表明双面 TOPCon 设计的理论效益可达 28%。
然而,双面钝化接触结构,工艺复杂性高,全域 poly 会产生较多寄生吸收,影响透光性,而选择性镀膜则会涉及掩膜和化学性腐蚀,增加工艺复杂性,光刻手段或掩膜印刷手段虽可改善工艺复杂性,但目前还缺乏量产经验,这使得双面 poly 结构在量产过程中的工艺控制难度较大。
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