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04從專利維度看TOPCon電池

國內(nèi)廠商這2年瘋狂加大對(duì) TOPCon 技術(shù)的布局，所以專利申請(qǐng)量猛增。

在德高行全球?qū)＠麛?shù)據(jù)庫中，以TOPCon、鈍化接觸結(jié)構(gòu)等關(guān)鍵詞檢索，國內(nèi)專利申請(qǐng)人排名如下：

排名第一的泰州中來光電科技有限公司是中來股份（300393）在泰州市姜堰區(qū)設(shè)立的全資子公司，成立于2016年2月，致力于N型單晶硅雙面高效太陽能電池的研發(fā)及制造。

最新公開的5件專利（圍繞TOPCon制備、鈍化接觸結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)）

05分享鈍化接觸結(jié)構(gòu)行業(yè)標(biāo)志性專利

背景技術(shù)與解決的現(xiàn)實(shí)問題

TOPCon電池結(jié)構(gòu)是一種新型、高效的鈍化接觸電池結(jié)構(gòu)，其核心結(jié)構(gòu)為1～2nm的隧穿氧化硅疊加一定厚度的重磷或者硼原子摻雜多晶硅的膜層結(jié)構(gòu)。

其中，雙面TOPCon電池的正背面均印刷細(xì)柵型圖案化電極，背面電極的實(shí)現(xiàn)方式一般為印刷漿料并高溫?zé)�結(jié)的方式。

然而，漿料在高溫?zé)�結(jié)時(shí)會(huì)燒穿電池表面的常用鈍化層（如氮化硅膜）并破壞重?fù)诫s多晶硅層，而當(dāng)重?fù)诫s多晶硅較薄時(shí)，漿料會(huì)燒穿多晶硅和隧穿氧化硅直接與硅襯底接觸，這會(huì)極大增加印刷電極區(qū)域的金屬復(fù)合，從而導(dǎo)致印刷電極區(qū)域的鈍化性能下降，進(jìn)而導(dǎo)致電池的開路電壓降低，同時(shí)還會(huì)導(dǎo)致其接觸電阻率的增加，從而導(dǎo)致電池的串聯(lián)電阻增加和填充因子的降低，進(jìn)而降低電池效率。

而增加重?fù)诫s多晶硅的厚度可以有效的降低漿料在高溫?zé)�結(jié)時(shí)燒穿重?fù)诫s多晶硅的幾率，同時(shí)摻雜濃度越高可以進(jìn)一步抑制金屬復(fù)合并對(duì)減小接觸電阻有促進(jìn)作用。因此，印刷電極區(qū)域需要更厚、摻雜濃度更高的多晶硅層。

而非印刷電極區(qū)域?qū)Χ嗑Ч璧囊�求有所不用，原因在于摻雜多晶硅對(duì)長(zhǎng)波段光存在自由載流子吸收損失；非印刷區(qū)域的多晶硅厚度越大、摻雜濃度越高，自由載流子吸收損失越大，短路電流損失就越大，導(dǎo)致電池效率降低。

因此，為滿足鈍化性能需求、并提高電池效率，印刷電極區(qū)域需要更厚、摻雜濃度更高的多晶硅層，同時(shí)非印刷電極區(qū)域的多晶硅需要盡可能的薄同時(shí)摻雜濃度低。因此，面對(duì)如何實(shí)現(xiàn)TOPCon鈍化接觸電池結(jié)構(gòu)的印刷電極區(qū)域沉積較厚的高摻雜多晶硅，而非印刷電極區(qū)域沉積較薄的輕摻雜多晶硅厚度這一技術(shù)難題，現(xiàn)有技術(shù)提出了如下方法：

如常州天合光能有限公司提供了公開號(hào)為CN106449800A的一種選擇性多晶硅薄膜的鈍化接觸結(jié)構(gòu)及其制備方法；其特點(diǎn)在于先整面沉積較厚的摻雜多晶硅層，然后在擬印刷電極區(qū)域覆蓋一層掩膜，然后通過化學(xué)刻蝕的方式將無掩膜區(qū)域的多晶硅厚度減薄。該方法的缺點(diǎn)在于：1．步驟復(fù)雜，需要印刷掩膜同時(shí)還要增加濕法刻蝕步驟；2．通過化學(xué)刻蝕的方法，擬印刷電極區(qū)域和非印刷電極區(qū)域的多晶硅摻雜濃度相同，無法通過此法實(shí)現(xiàn)摻雜濃度的差異化。

又如三江學(xué)院提供了公開號(hào)為CN112736159 A的一種選擇性多晶硅厚度與摻雜濃度電池結(jié)構(gòu)的制備方法；其特點(diǎn)在于先使用PECVD（Plasma Enhanced Chemical VaporDeposition，等離子體增強(qiáng)化學(xué)的氣相沉積）法沉積一層厚度較薄，摻雜劑量較低的非晶硅薄膜，然后采用掩膜版蓋在非晶硅薄膜上，掩膜版鏤空區(qū)域與擬印刷電極區(qū)域重合，采用PECVD法繼續(xù)在掩膜版鏤空區(qū)域沉積一層較厚的非晶硅薄膜，然后整體高溫退火，使非晶硅轉(zhuǎn)變成多晶硅。該方法的缺點(diǎn)在于：

1． PECVD法制備原位摻雜的非晶硅膜時(shí)，非晶硅膜的厚度增加容易導(dǎo)致爆膜效應(yīng)，進(jìn)而導(dǎo)致其鈍化性能急劇變差，且爆膜處的多晶硅易脫落，也即，PECVD方法不適合沉積較厚的非晶硅；

2． 需添加掩膜版同時(shí)，還需將掩膜版固定在電池片的對(duì)應(yīng)位置，工序繁瑣；

3． 在采用掩膜版蓋住非晶硅薄膜再次沉積非晶硅時(shí)，當(dāng)掩膜版與電池片貼合不緊密時(shí)，采用PECVD法二次沉積的非晶硅的沉積范圍會(huì)明顯大于鏤空區(qū)域范圍，掩膜精準(zhǔn)性較差；

4．PECVD法制備原位摻雜非晶硅無法避免非晶硅膜繞鍍的產(chǎn)生，還需要額外的去繞鍍工序。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的之一在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種鈍化接觸結(jié)構(gòu)的制備方法，該制備方法不僅能制得具有選擇性厚度和摻雜濃度的多晶硅的鈍化接觸結(jié)構(gòu)，還能使該鈍化接觸結(jié)構(gòu)的制備更方便、更精準(zhǔn)、更高效。

本發(fā)明的目的之二在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種鈍化接觸結(jié)構(gòu)在太陽能電池中的應(yīng)用方法，也即將上述制備方法所制得的具有選擇性厚度和摻雜濃度的多晶硅的鈍化接觸結(jié)構(gòu)進(jìn)一步制備成太陽能電池，以同時(shí)實(shí)現(xiàn)開路電壓、填充因子和短路電流的提升，進(jìn)而提升電池效率。

【轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明德高行·知情郎】

       原文標(biāo)題 : 中企又插美國光伏產(chǎn)業(yè)一刀！TOPCon電池報(bào)價(jià)無限逼近主流，專利密布技術(shù)難點(diǎn)！