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摘要

在当今的光伏市场, 晶体硅电池占据超过九成的份额, 并且被认为在未来将依旧占据主导地位. 在高效晶硅电池中, 隧穿氧化物钝化接触太阳电池(tunnel oxide passivated contact solar cell, TOPCon)因其优异的表面钝化效果以及与传统产线兼容性好的优势而受到持续关注. 该电池最显著的特征是其高质量的超薄氧化硅和重掺杂多晶硅的叠层结构, 对全背表面实现了高效钝化, 同时载流子选择性地被收集, 具有制备工艺简单、使用 N 型硅片无光致衰减问题和与传统高温烧结技术相兼容等优点. 本文首先介绍了隧穿氧化物钝化接触太阳电池的基本结构和基本原理, 然后对现有超薄氧化硅层和重掺杂多晶硅层的制备方式进行了对比, 最后在分析研究现状基础上指出了该电池未来的研究方向.

关键词:

Abstract

Current photovoltaic market is dominated by crystalline silicon (c-Si) solar modules and this status will last for next decades. Among all high-efficiency c-Si solar cells, the tunnel oxide passivated contact (TOPCon) solar cell has attracted much attention due to its excellent passivation and compatibility with the traditional c-Si solar cells. The so-called tunnel oxide passivated contact (TOPCon) consists of an ultra-thin silicon oxide layer less than 2 nm in thickness and a heavily doped poly-Si layer, which is used for implementing effective passivation and selective collection of carriers. This TOPCon solar cell has some advantages including no laser contact opening, no light-induced degradation and no elevated temperature-induced degradation because of N-type c-Si wafer, compatibility with high temperature sintering and technical scalability. This paper first introduces the basic structure and principles of TOPCon solar cells, then compares the existing methods of preparing ultra-thin silicon oxide layer and heavily doped poly-Si layer, and finally points out the future research direction of this cell based on the analysis of the current research status.

Keywords:

作者及机构信息

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通信作者:侯国付,gfhou@nankai.edu.cn

基金项目:国家重点研发计划(批准号: 2018YFB1500402)和国家自然科学基金(批准号: 62074084)资助的课题.

Authors and contacts

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Corresponding author:Hou Guo-Fu,gfhou@nankai.edu.cn

Funds:Project supported by the National Key R&D Program of China (Grant No. 2018YFB1500402) and the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 62074084).

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[19]
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施引文献

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Institution	Type	E_ff/ %	V_oc/ mV	J_sc/ (mA·cm^–2)	FF/ %	Area/ cm²	Year
Trina	N-type i-TOPCon	24.58	717	40.6	84.5	244.31	2020^[10]
JinkoSolar/AUO	N-type TOPCon	24.90	712.8	41.68	83.84	235.80	2021^[11]
中来	N-type TOPCon	23.19	701	39.9	83	246.21	2019^[12]
ISFH	P-type POLO	26.1	726.6	42.62	84.28	4	2018^[13]
Frauhofer ISE	N-type TOPCon	25.8	724	42.9	83.1	4	2017^[14]
Frauhofer ISE	N-type TOPCon	24.5	713	41.4	83.1	100	2017^[15]
Frauhofer ISE	N-type TOPCon	23.4	697	41.1	81.2	200	2018^[16]

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方法	优点	缺点
硝酸氧化硅片法(NAOS)	制备方法简单, 制备温度相对较低, 硝酸溶液可重复利用, 氧化层薄膜质量好^[32,33]	硝酸具有强氧化性, 且硝酸蒸汽对人体有害, 对环境也会造成污染
过氧化氢法(H₂O₂)	生成物污染小, 不会对人产生危害, 制备方法简单^[34]	H₂O₂的氧化性较弱, 为提高SiO_x的质量需额外进行退火处理
臭氧去离子氧化法(DIO₃)	具有良好的界面钝化效果^[35,36]	设备昂贵且维护成本较高
UV/O₃ 光解法	可以在UV光的照射下有效地取出Si片表面的有机残留物^[36,37]	制备工艺复杂, 且厚度均匀性相对较差
热氧化法	容易获得较高质量的SiO_x, 且 Si/SiO_x的界面态密度也非常低^[38]	漏电流密度大, 且高温带来的预算也很高
等离子体辅助N₂O氧化法	可以实现超薄SiO_x层和非晶硅层在 PECVD 中的一次沉积^[39,40]	厚度不易精确控制
阳极氧化方法	场致阳极化(FIA)可以均匀地形成超薄隧道氧化硅层^[41]	可能会导致隧道氧化层界面呈现出较低的空穴势垒能量

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方法	优点	缺点
LPCVD	产量高, 可以直接制备n型的多晶硅层	会产生绕镀, 效率相对较低
PECVD	可以进行单面制备, 效率高	产量低, 对设备要求高, 且对环境有污染
溅射法	无污染, 操作简单且安全	均匀性相对较差, 退火温度想对较高

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[60]
[61]

[1]	王仕东, 闫雅婷, 王瑞英, 朱志立, 谷锦华.铯掺杂提升反梯度结构二维(CMA)₂MA₈Pb₉I₂₈钙钛矿薄膜及太阳电池的性能. 必威体育下载 , 2023, 72(13): 138801.doi:10.7498/aps.72.20230357
[2]	潘洪英, 全知觉.p层空穴浓度及厚度对InGaN同质结太阳电池性能的影响机理研究. 必威体育下载 , 2019, 68(19): 196103.doi:10.7498/aps.68.20191042
[3]	杜相, 陈思, 林东旭, 谢方艳, 陈建, 谢伟广, 刘彭义.十二烷二酸修饰TiO2电子传输层改善钙钛矿太阳电池的电流特性. 必威体育下载 , 2018, 67(9): 098801.doi:10.7498/aps.67.20172779
[4]	陈新亮, 陈莉, 周忠信, 赵颖, 张晓丹.Cu2O/ZnO氧化物异质结太阳电池的研究进展. 必威体育下载 , 2018, 67(11): 118401.doi:10.7498/aps.67.20172037
[5]	肖友鹏, 王涛, 魏秀琴, 周浪.硅异质结太阳电池的物理机制和优化设计. 必威体育下载 , 2017, 66(10): 108801.doi:10.7498/aps.66.108801
[6]	耿超, 郑义, 张永哲, 严辉.硅薄膜太阳电池表面纳米线阵列光学设计. 必威体育下载 , 2016, 65(7): 070201.doi:10.7498/aps.65.070201
[7]	丁东, 杨仕娥, 陈永生, 郜小勇, 谷锦华, 卢景霄.Al纳米颗粒增强微晶硅薄膜太阳电池光吸收的模拟研究. 必威体育下载 , 2015, 64(24): 248801.doi:10.7498/aps.64.248801
[8]	刘长文, 周讯, 岳文瑾, 王命泰, 邱泽亮, 孟维利, 陈俊伟, 齐娟娟, 董超.金属氧化物基杂化型聚合物太阳电池研究. 必威体育下载 , 2015, 64(3): 038804.doi:10.7498/aps.64.038804
[9]	贾晓洁, 艾斌, 许欣翔, 杨江海, 邓幼俊, 沈辉.选择性发射极晶体硅太阳电池的二维器件模拟及性能优化. 必威体育下载 , 2014, 63(6): 068801.doi:10.7498/aps.63.068801
[10]	许中华, 陈卫兵, 叶玮琼, 杨伟丰.聚合物和小分子叠层结构有机太阳电池研究. 必威体育下载 , 2014, 63(21): 218801.doi:10.7498/aps.63.218801
[11]	曹宇, 张建军, 李天微, 黄振华, 马峻, 倪牮, 耿新华, 赵颖.微晶硅锗太阳电池本征层纵向结构的优化. 必威体育下载 , 2013, 62(3): 036102.doi:10.7498/aps.62.036102
[12]	韩安军, 孙云, 李志国, 李博研, 何静靖, 张毅, 刘玮.低温超薄高效Cu(In, Ga)Se2太阳电池的实现. 必威体育下载 , 2013, 62(4): 048401.doi:10.7498/aps.62.048401
[13]	郑雪, 余学功, 杨德仁.-Si：H/SiNx叠层薄膜对晶体硅太阳电池的钝化. 必威体育下载 , 2013, 62(19): 198801.doi:10.7498/aps.62.198801
[14]	方昕, 沈文忠.多晶硅中的氧碳行为及其对太阳电池转换效率的影响. 必威体育下载 , 2011, 60(8): 088801.doi:10.7498/aps.60.088801
[15]	於黄忠, 温源鑫.不同厚度的活性层及阴极的改变对聚合物太阳电池性能的影响. 必威体育下载 , 2011, 60(3): 038401.doi:10.7498/aps.60.038401
[16]	周春兰, 励旭东, 王文静, 赵雷, 李海玲, 刁宏伟, 曹晓宁.氧化随机织构硅表面对单晶硅太阳电池性能的影响研究. 必威体育下载 , 2011, 60(3): 038201.doi:10.7498/aps.60.038201
[17]	徐苗, 彭俊彪.制膜工艺对聚合物太阳电池性能影响的研究. 必威体育下载 , 2010, 59(3): 2131-2136.doi:10.7498/aps.59.2131
[18]	蔡宏琨, 陶科, 王林申, 赵敬芳, 隋妍萍, 张德贤.柔性衬底非晶硅薄膜太阳电池界面处理的研究. 必威体育下载 , 2009, 58(11): 7921-7925.doi:10.7498/aps.58.7921
[19]	胡志华, 廖显伯, 刁宏伟, 夏朝凤, 许玲, 曾湘波, 郝会颖, 孔光临.非晶硅太阳电池光照J-V特性的AMPS模拟. 必威体育下载 , 2005, 54(5): 2302-2306.doi:10.7498/aps.54.2302
[20]	胡志华, 廖显伯, 曾湘波, 徐艳月, 张世斌, 刁宏伟, 孔光临.纳米硅(nc-Si:H )/晶体硅(c-Si)异质结太阳电池的数值模拟分析. 必威体育下载 , 2003, 52(1): 217-224.doi:10.7498/aps.52.217

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