隧道氧化物鈍化接觸（TOPCon）技術(shù)是當(dāng)今最具影響力和工業(yè)可行性的太陽能電池技術(shù)之一，其由超薄氧化硅層組成，夾在硅吸收層和摻雜Poly層之間。合適的Poly層厚度，可以在光學(xué)損失和電性能之間找到最佳平衡點，從而優(yōu)化TOPCon電池的整體性能，提高電池的轉(zhuǎn)換效率。美能在線Poly膜厚測試儀專為光伏工藝監(jiān)控設(shè)計，幫助客戶準(zhǔn)確獲得樣品不同位置的膜厚分布信息，實時監(jiān)控工藝的穩(wěn)定性，從而優(yōu)化薄膜厚度。

TOPCon太陽能電池的結(jié)構(gòu)

TOPCon 太陽能電池的橫截面示意圖

如圖所示，TOPCon工藝是通過在c-Si硅片和高度摻雜的Poly層之間嵌入一層薄薄的絕緣層氧化硅（SiOx）形成的。這種結(jié)構(gòu)的多晶硅鈍化接觸能夠?qū)崿F(xiàn)表面鈍化和電荷載流子選擇的功能，有助于提高太陽能電池的效率。

制備Poly 層的主要步驟

制備Poly層的主要步驟

具體步驟：生長或沉積薄膜層→沉積硅/硅化合物薄膜→將摻雜劑摻入硅膜→硅的再結(jié)晶和摻雜劑的活化→氫化

在生長或沉積薄膜層步驟中，通常是SiO?通過將硅片浸入約 90°C 的熱硝酸中化學(xué)生成自限制的約 1.4nm薄膜，或者在 550°C - 700°C 的氧氣中進(jìn)行短時間（約10分鐘）的熱氧化來生長約2nm的薄膜。該步驟中的技術(shù)工藝參數(shù)，如沉積時間、沉積速率等，會直接決定Poly層的厚度。

不同制備方法形成的Poly層

通過不同制備方法形成的Poly層

如圖所示，表明不同界面氧化層制備技術(shù)對n+Poly層和p+Poly層的復(fù)合電流密度（J0）和上限電壓（Vul）的影響。

復(fù)合電流密度（J0）：J0越低，表示Poly層的復(fù)合損失越小，電池性能越好。圖中展示了不同界面氧化層制備技術(shù)（如熱氧化、硝酸氧化、臭氧水氧化、等離子體氧化）對J0的影響。

上限電壓（Vul）：Vul是一個理論值，表示在沒有復(fù)合發(fā)生時電池可以達(dá)到的最大開路電壓。Vul越高，電池的理論效率潛力越大。

通過合理控制界面層和選擇合適的制備技術(shù)，可以實現(xiàn)低復(fù)合電流密度的Poly層，為提高太陽能電池的性能提供了重要依據(jù)。

Poly層厚度對TOPCon電池性能的影響

Poly層厚度對復(fù)合和電流損耗的影響

圖中分別展示了n+Poly層和p+Poly層的復(fù)合電流密度（左軸）和上限電壓（右軸）與Poly層厚度的函數(shù)關(guān)系，沉積的Poly層厚度會對結(jié)性能產(chǎn)生重大影響。

光子吸收損失：光子在多晶硅中被吸收會導(dǎo)致重組損失，摻雜多晶硅的吸收系數(shù)與晶體硅相似，當(dāng)Poly層位于太陽能電池正面時，每 10nm 的多晶硅會導(dǎo)致短路電流密度損失約0.4 - 0.5mA/cm2。

紅外光子吸收：Poly層中存在的自由電荷載流子吸收紅外光子，這種損失也會發(fā)生在Poly層位于電池背面時，對于140nm厚的Poly層，會導(dǎo)致約 0.3 - 0.5mA/cm2的損失（取決于摻雜情況）。

TOPCon電池中，Poly層的厚度會影響光子的吸收，過厚的Poly層會導(dǎo)致光子吸收增加，從而降低短路電流密度。因此，需要優(yōu)化Poly層厚度以減少光學(xué)損失，Poly層的厚度會直接影響TOPCon的電池效率。

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Poly層厚度是影響TOPCon太陽能電池性能的重要因素，在電池設(shè)計和制造中需要綜合考慮其對光子吸收、短路電流、復(fù)合電流密度等方面的影響，以實現(xiàn)電池性能的優(yōu)化。美能在線Poly膜厚測試儀專為光伏工藝監(jiān)控設(shè)計，幫助客戶準(zhǔn)確獲得樣品不同位置的膜厚分布信息，實時監(jiān)控工藝的穩(wěn)定性，從而優(yōu)化薄膜厚度。