工業(yè)太陽(yáng)能電池正從 PERC 向 TOPCon 技術(shù)過(guò)渡，雙面應(yīng)用 TOPCon 結(jié)構(gòu)可突破傳統(tǒng)前側(cè)擴(kuò)散限制。polyZEBRA技術(shù)，通過(guò)將雙極性TOPCon結(jié)構(gòu)集成于電池背面，完全消除前側(cè)寄生吸收，同時(shí)采用低成本工藝（激光圖案化與絲網(wǎng)印刷），旨在實(shí)現(xiàn)與雙面接觸TOPCon技術(shù)相競(jìng)爭(zhēng)的成本效益，電池效率從23.0%提高到24.0%，實(shí)現(xiàn)了1%絕對(duì)值的提升。

polyZEBRA太陽(yáng)能電池的工藝流程

polyZEBRA太陽(yáng)能電池的制造工藝流程

關(guān)鍵工藝特點(diǎn)

雙極性TOPCon結(jié)構(gòu)：背面同時(shí)集成n型和p型TOPCon結(jié)構(gòu)，避免了前側(cè)金屬化帶來(lái)的光吸收損失。

低成本工藝：采用激光圖案化和絲網(wǎng)印刷等工業(yè)化低成本工藝，確保技術(shù)的經(jīng)濟(jì)可行性。

鈍化優(yōu)化：通過(guò)AlOx/SiNx鈍化層和隧穿氧化層的結(jié)合，顯著降低了表面復(fù)合損失，提升了電池的開(kāi)路電壓（Voc）和填充因子（FF）。實(shí)驗(yàn)參數(shù)對(duì)比

去年與本次研究在實(shí)驗(yàn)參數(shù)上的差異

電池厚度和基區(qū)電阻率：較薄的電池和較低的基區(qū)電阻率導(dǎo)致Jsc略有下降，但顯著降低了Rser，提升了FF。

清洗步驟的簡(jiǎn)化：省略額外清洗步驟減少了p型poly-Si/SiOx結(jié)構(gòu)的損傷，提升了Voc。

AlOx覆蓋層厚度增加：較厚的AlOx覆蓋層減少了金屬刺穿隧穿氧化層的風(fēng)險(xiǎn)，降低了J0,met，提升了Voc。

金屬化圖案間距縮小：較小的間距顯著降低了Rser，盡管增加了復(fù)合電流，但整體效率仍得到提升。模擬參數(shù)

模擬太陽(yáng)能電池性能

表面復(fù)合參數(shù)：較低的J0,pass值表示良好的表面鈍化，有助于提升Voc。

金屬?gòu)?fù)合參數(shù)：較低的J0,met值表示良好的金屬-半導(dǎo)體界面，減少?gòu)?fù)合損失，提升Voc和FF。

薄層電阻和接觸電阻率：較低的Rsheet和ρc值表示較好的導(dǎo)電性和歐姆接觸，有助于降低串聯(lián)電阻（Rser），提升FF。polyZEBRA太陽(yáng)能電池的IV性能對(duì)比

polyZEBRA太陽(yáng)能電池的IV性能數(shù)據(jù)對(duì)比

效率提升：今年的電池效率從23.0%提升到24.0%，主要?dú)w因于Voc和FF的顯著提高。光生載流子的生成量略有減少，但電池內(nèi)部的載流子傳輸和收集效率得到了顯著改善。

開(kāi)路電壓（Voc）：Voc從去年的水平提高了約17 mV，這主要?dú)w因于電池內(nèi)部復(fù)合的減少。

隱含開(kāi)路電壓（iVoc）：iVoc提高了約10 mV，這反映了電池在無(wú)光照條件下的性能提升。iVoc的提高表明電池的內(nèi)部質(zhì)量得到了改善，特別是在減少?gòu)?fù)合方面。

填充因子（FF）：FF提高了約4.7%絕對(duì)值，這表明電池的串聯(lián)電阻（Rser）顯著降低。

短路電流密度（Jsc）：Jsc略有下降（約0.2 mA/cm2），這可能是由于電池厚度的減小和基底電阻率的降低。電池參數(shù)對(duì)Rser影響

polyZEBRA太陽(yáng)能電池的pFF-to-FF損失

基區(qū)電阻率降低：從13 Ωcm降至4 Ωcm，顯著降低了體電阻。

金屬化間距縮小：從1080 μm降至800 μm，縮短了載流子傳輸路徑，進(jìn)一步降低了串聯(lián)電阻。

工藝穩(wěn)定性增強(qiáng)：減少了數(shù)據(jù)波動(dòng)，確保結(jié)果可重復(fù)性。AlOx厚度對(duì)電池性能的影響

不同背面AlOx覆蓋層厚度對(duì)polyZEBRA太陽(yáng)能電池性能的影響

AlOx覆蓋層增厚：從60 nm增至75 nm，顯著降低了金屬-半導(dǎo)體界面復(fù)合電流密度，提升了開(kāi)路電壓。

串聯(lián)電阻的微小增加：較厚的AlOx覆蓋層略微增加了接觸電阻，但對(duì)整體效率的影響較小。

工藝穩(wěn)定性增強(qiáng)：本次研究的數(shù)據(jù)點(diǎn)更集中，表明工藝優(yōu)化后電池性能更穩(wěn)定。polyZEBRA太陽(yáng)能電池金屬化間距影響

在不同后金屬化圖案間距下的性能對(duì)比金屬化間距縮小：從1080 μm降至800 μm，顯著提升了電荷載流子的收集效率，降低了串聯(lián)電阻。

發(fā)射區(qū)寬度減少：從570 μm降至360 μm，減少了p型poly-Si/SiOx區(qū)域的復(fù)合損失。

間隙寬度減少：從110 μm降至75 μm，進(jìn)一步降低了串聯(lián)電阻。

界面復(fù)合的微小增加：較小的間距略微增加了金屬-半導(dǎo)體界面復(fù)合電流密度，但對(duì)整體效率的影響較小。

電池效率提升：較小的間距顯著提升了電池的整體性能，效率提升約0.4%絕對(duì)值。

通過(guò)創(chuàng)新的polyZEBRA技術(shù)，成功將TOPCon基背接觸太陽(yáng)能電池的效率提升至24.0%，較去年提升了1%絕對(duì)值。polyZEBRA技術(shù)展示了其在高效背接觸太陽(yáng)能電池領(lǐng)域的巨大潛力，為工業(yè)級(jí)大規(guī)模生產(chǎn)提供了可行的技術(shù)路徑。美能在線四探針?lè)阶鑳x

美能在線四探針?lè)阶鑳x

采用四探針?lè)y(cè)量方阻和電阻率，動(dòng)態(tài)重復(fù)性達(dá)0.2%，支持全自動(dòng)多點(diǎn)掃描，最大可測(cè)230mm樣品，適用于光伏電池、半導(dǎo)體薄膜等場(chǎng)景。

• 最大樣品滿(mǎn)足230mm×230mm

• 測(cè)量點(diǎn)數(shù)支持5點(diǎn)、9點(diǎn)測(cè)量，同時(shí)測(cè)試5點(diǎn)滿(mǎn)足≤5秒，同時(shí)測(cè)試9點(diǎn)滿(mǎn)足≤10秒

• 測(cè)量精度：保證同種型號(hào)測(cè)量的精準(zhǔn)度不同測(cè)試儀器間測(cè)試誤差在±1%

未來(lái)的研究將聚焦于進(jìn)一步降低iVoc-to-Voc損失，同時(shí)保持高填充因子（FF），以實(shí)現(xiàn)更高的電池效率，美能光伏在線四探針?lè)阶鑳x將提供關(guān)鍵支持，助力實(shí)現(xiàn)更高效、更經(jīng)濟(jì)的太陽(yáng)能發(fā)電目標(biāo)。

原文出處：《24% Efficient TOPCon-based back contacted polyZEBRA solar cells》（EPJ Photovoltaics, 2025）

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