基于隧穿氧化物钝化接触(TOPCon)技术的叉指背接触(IBC)晶体硅太阳电池的研究

For conventional interdigitated back contact (IBC) silicon solar cells, the problem of high recombination rate at the opening as well as the complex process hampered the further increase in solar cell performance and the decrease in cost. Recently, the Tunnel Oxide Passivated Contact (TOPCon) solar cell technology has been a study focus in the world due to the excellent passivation ability without opening. The main feature of TOPCon is the surface-passivation by tunnel oxide and realized selective contact by highly doped silicon thin films, resulting in a very low recombination rate. In this project, TOPCon will be applied into IBC solar cells to improve the surface passivation and enhance the output of solar cells. The research will be focused on the innovative design and optimization of the IBC-TOPCon solar cells, the impact of tunnel oxide on the photo-generated carrier transport in IBC-TOPCon solar cells, and the surface passivation techniques of IBC-TOPCon solar cells. A series of novel techniques about solar cell fabrication is expected to be achieved though clear understanding the mechanism of IBC-TOPCon solar cells.

对于常规叉指背接触（IBC）太阳电池，除了电池制备工艺复杂，还面临背表面开孔处复合速率高的问题，这妨碍了太阳电池性能进一步提升及成本的降低。近年来，隧穿氧化物钝化接触（TOP-Con）技术既能实现表面钝化且无需开孔接触,已成为国内外研究的热点，其特点是采用遂穿氧化物钝化晶体硅表面，以高掺杂硅薄膜实现选择性接触，有效降低了表面复合速率。本项目基于TOP-Con技术的特点，将TOPCon与IBC电池相结合，彻底根除背面金属与硅的直接接触，改善表面钝化，省去扩散工艺，最终实现提高电池转换效率和简化制备工艺的目的。本申请将通过IBC-TOPCon太阳电池的结构设计与优化、隧穿氧化层对IBC-TOPCon太阳电池光生载流子输运的影响研究以及IBC-TOPCon太阳电池表面钝化工艺的研究来加深对IBC-TOPCon太阳电池技术的认识，提高IBC太阳电池转换效率，形成具有自主知识产权的太阳电池新技术。

对于常规叉指背接触（IBC）太阳电池，除了电池制备工艺复杂，还面临背表面开孔处复合速率高的问题，这妨碍了太阳电池性能进一步提升及成本的降低。隧穿氧化物钝化接触（TOPCon）技术既能实现表面钝化且无需开孔接触,已成为国内外研究的热点，其特点是采用隧穿氧化物钝化晶体硅表面，以高掺杂硅薄膜实现选择性接触，有效降低了表面复合速率。将TOPCon与IBC电池相结合，改善表面钝化，省去扩散工艺，有利于提高电池转换效率和简化制备工艺！. 项目通过理论和实验两方面结合对IBC-TOPCon太阳电池工作机理进行的研究分析，系统研究前表面场钝化接触结构对光生载流子输运的影响机制，掌握了IBC-TOPCon太阳电池中表面界面的钝化及背面图形化结构设计对载流子的输运和收集的影响机理，分析了决定电池转换效率的关键因素，并通过器件结构与工艺优化，获得转换效率22.4%的IBC-TOPCon电池。在该过程中，N型TOPCon钝化结构，少子寿命超过5毫秒，iVoc达到720mV。P型TOPCon钝化结构，少子寿命超过2毫秒，iVoc超过700mV。通过本项目的研究，明确了下一步提高电池转换效率途径，为将来制备低成本可产业化的高效N型晶体硅的TOPCon-IBC太阳电池提供理论指导和工艺研究基础。