IBC太阳电池技术的研究进展-solarbe文库

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第58卷第5期微纳电子技术Vol.58No.5 2021年5月Micronanoelectronic TechnologyMa y 2021 􀥊􀥊􀥊􀥊􀥊􀥊 􀥊 􀥊 􀥊 􀥊 􀥊 􀥊 􀥊􀥊 􀧊 􀧊 􀧊􀧊器件与技术 DOI10.13250/ j .cnki.wndz.2021.05.001 收稿日期2020-12-17 基金项目青海省科技厅科技成果转换专项资助项目2020-GX-106 E-mail18710368672163.com IBC太阳电池技术的研究进展席珍珍1,2,吴翔1,2, 屈小勇1,2,郭永刚1,2 1.国家电投集团西安太阳能电力有限公司,西安 710000; 2.黄河水电西宁太阳能电力有限公司,西宁 810000 摘要对叉指背接触 IBC 太阳电池在光伏领域的结构优势和发展进程进行了简单的阐述。重点介绍了IBC太阳电池前表面场、背面p和n区结构、金属化电极的制备方法,并从工业化角度评述了各制备方法的优缺点与发展。总结了IBC电池产业化进程中的几种工艺优化方向,包括p和n区结构设计、正面陷光技术及表面钝化等。除此之外,从IBC太阳电池技术与效率提升方面详细介绍了三种基于IBC太阳电池技术的新型太阳电池技术,包括叉指背接触异质结 HBC 太阳电池、多晶硅氧化物叉指背接触 POLO-IBC 太阳电池以及钙钛矿IBC叠层太阳电池 PSC IBC ,并总结了近年来上述三种新型太阳电池技术的研究进展。最后,对IBC电池未来面临的挑战与技术提升进行了展望。关键词叉指背接触 IBC 太阳电池;背接触异质结 HBC 太阳电池;多晶硅氧化物叉指背接触 POLO-IBC 太阳电池;钙钛矿叠层;钝化技术中图分类号 TM914.4 文献标识码 A 文章编号1671-4776202105-0371-08 Research Progress in Interdigitated Back Contact Solar Cell Technology Xi Zhenzhen1,2, Wu Xian g1,2, Qu Xiao y on g1,2, Guo Yon gg an g1,2 1. SPIC Xi an Solar Power Co., Ltd., Xi an 710000, China; 2. HHDC Xining Solar Power Co., Ltd., Xining 810000,China Abstract The structural advanta g es and develo p ment p rocess of interdi g itated back contact IBC solar cells in the p hotovoltaic field are briefl y introduced. The p re p aration methods of the front surface field , backside p and n zone structures and metallized electrodes of the IBC solar cells are introduced em p haticall y , and the advanta g es , disadvanta g es and p ro g ress of each p re p a- ration method are reviewed from the p ers p ective of industrialization. Several p rocess o p timization directions in the industrialization p rocess of the IBC solar cells are summarized , includin g the structure desi g n of p and n zones , front li g ht-tra p technolo gy , surface p assivation , etc. In ad- dition , from the p ers p ective of the IBC solar cell technolo gy and efficienc y im p rovement , three new solar cell technolo g ies based on the IBC solar cell technolo gy are introduced in detail , inclu- din g the interdi g itated back contact solar cell with the hetero j unction HBC , interdi g itated back 173 微纳电子技术 contact solar cell with p ol y silicon on oxide POLO-IBC and interdi g itated back contact solar cell with p erovskite tandem PSC IBC , and the technolo g ical research p ro g ress of the above three new t yp es of solar cells in recent y ears is summarized. Finall y , the future challen g e and the tech- nolo g ical im p rovement of the IBC solar cells are p ros p ected. Key words interdi g itated back contact IBC solar cell ; back contact solar cell with the hetero- j unction HBC ; interdi g itated back contact solar cell with p ol y silicon on oxide POLO-IBC ; p erovskite tandem ; p assivation technolo gy EEACC8420 0 引言随着社会的快速发展,人类对能源的消耗量以及需求量逐年上升,碳排放量增加导致的全球变暖趋势越发严重。为了在2050年前实现零碳排放量的目标,将能源可持续性问题的影响降至最低,有效利用可再生能源至关重要。在可再生清洁能源中,太阳能光伏 SPV 是世界上最具潜力和可持续性的能源[1] 。预计至2050年, SPV发电将占据全球总发电量的2025 [2] ,而市场上90的 SPV需求都来自于晶硅电池组件。随着技术的不断革新, n型高效单晶硅电池优势逐渐显现,具有优异的光利用率的叉指背接触 IBC 太阳电池结构被认为是高效晶硅太阳电池研发的必要条件。 IBC电池的结构特点在于正面无栅线、正负电极均在背面形成交叉排列结构。这种正面无遮挡结构完全消除了栅线电极造成的遮蔽损耗, 实现入射光子的最大利用化,从而有效提高电池效率和发电量。随着工艺的优化以及技术的升级, IBC 太阳电池将在未来光伏市场占据重要位置。自背接触太阳电池概念被提出,最先主要用于聚光系统,经过多年的发展,衍生出叉指背接触太阳电池[3] 。1986年, P.Verlinden等人[4]制备出在标准光强下光电转换效率为21的IBC太阳电池。 2004年, Sun p ower公司研发的IBC太阳电池在 149 cm2的n型基体上光电转换效率为21.5 [5] 。随着研究的不断深入,2014年, Sun p ower公司将 IBC太阳电池光电转换效率提升到了25.2 [6] 。除此之外,2017年,天合光能公司[7]通过自主研发, 在6英寸1英寸2.54 cm 的n型单晶硅上实现了24.13的IBC太阳电池光电转换效率。2019年, 黄河水电公司建立国内首条IBC电池量产线,获得 23.7的量产IBC太阳电池光电转换效率[8] 。为了进一步提高IBC太阳电池的光电转换效率,除了对现有工艺如前表面场、选择性掺杂和先进陷光技术等的优化外, IBC太阳电池技术与光电转换效率提升方向可以分为两种,一是提高 IBC太阳电池的钝化效果,二是作为底电池应用于叠层电池中提升光利用率。现阶段,通过优化IBC 太阳电池表面钝化而衍生的新型高效太阳电池包括叉指背接触异质结 HBC 电池和多晶硅氧化物选择钝化背接触 POLO-IBC 电池,其主要在于应用载流子选择钝化接触可以抑制少数载流子在界面处的复合速度,从而有效提高IBC太阳电池表面钝化效果[9] 。随着钙钛矿电池技术的发展,随之衍生的钙钛矿IBC叠层太阳电池 PSC IBC 受到研究者们的重视,成为突破晶硅电池光电转换效率壁垒的重要选择。其主要技术在于具有高带隙的顶部电池能够吸收短波长的光,具有低带隙的底部电池则可以对长波长的光进行吸收[10] ,从而使叠层太阳电池能够更大程度地利用太阳能,提高IBC 太阳电池的短路电流。 1 IBC电池 IBC太阳电池与其他晶硅电池在结构上有明显区别,其主要特征在于, IBC太阳电池的正面无金属栅线,发射极和背场以及对应的正负金属电极呈叉指状集成在电池的背面,其结构示意图如图1[11] 金属接触（n）钝化层金属接触（p） n BSFp 发射极n BSF n 型 Si n 前表面场钝化层 ARC SiNx 图1 IBC太阳电池结构示意图[11] Fi g.1 Structure dia g ram of the IBC solar cell [11] 273 席珍珍等 IBC太阳电池技术的研究进展所示,图中BSF为背表面场, ARC为减反射层。这种独特的结构能够最大限度地利用入射光,减少光学损失,从而获得更大的短路电流[12] ,有效提高IBC太阳电池的光电转换效率。由于IBC太阳电池前表面收集的载流子要穿过衬底远距离扩散到背面电极,所以主流的量产 IBC电池一般采用少子寿命更高的n型单晶硅衬底。 IBC太阳电池正面采用金字塔结构和抗反射层改善光捕获效果,钝化层底下可通过扩散方式形成前表面场 FSF 或者p型浮动结 FFE 结构[13] 。当采用FSF结构时,电池上表面n/ n高低结能够充当电场,排斥前表面的少数载流子,从而减少了前表面载流子的复合,有利于IBC太阳电池光电转换效率的提升。当采用FFE结构时, 电池表面形成p/ n结, p型 FFE将向衬底中注入一定浓度的少子空穴,通过增加衬底中的少子空穴浓度来提升电池的短路电流密度,如图2[13]所示。（b） FFE（a） FSF 发射极BSF 发射极BSF 图2 FSF和FFE结构的IBC太阳电池空穴电流模拟图[13] Fi g.2 Simulation dia g rams of the hole current of the IBC solar cells with the FSF and FFE structures [13] IBC太阳电池背面一般可采用印刷源浆、光刻、离子注入或激光掺杂等方式形成叉指状的p 区和n区。以印刷源浆方式进行p区和n区掺杂具有成本优势,且工艺简单,但易造成电池表面缺陷,掺杂效果难以控制,尚未应用于IBC太阳电池。光刻技术具有复合低、掺杂类型可控等优点,但工艺过程复杂,工艺难度大。离子注入方式具有控制精度高、扩散均匀性好等特点,但其设备昂贵,易造成晶格损伤。2017年, Y.S.Kim等人[14]采用离子注入工艺分别进行硼掺杂和磷掺杂, 制备的IBC太阳电池获得了22.9 5英寸硅片的光电转换效率。激光掺杂工艺简单,常温可制备,但其需要精确对位。2017年, M.Dahlin g er 等人[15]采用激光掺杂的方式,制备了单元电池宽度小于500 μ m的IBC太阳电池,获得了23.24 的电池光电转换效率。对于IBC太阳电池的背面金属化,行业量产采用丝网印刷和铜蒸镀两种方式。随着丝网印刷原辅材料和设备的不断优化与更新, IBC太阳电池背面电极的精确对位问题已得到解决,这也给背面设计优化与成本控制提供了很大空间,丝网印刷方式优势逐渐显现。在IBC太阳电池的工艺优化中,叉指状的p 和n区结构是影响电池性能的关键。2014年, D.Carrió等人[16]采用TCAD仿真软件模拟了理想情况下单元电池宽度与金属接触面积对IBC太阳电池性能的影响,如图3[16]所示。模拟结果表明, 优化p区占比、减小金属接触面积有利于IBC太阳电池性能的提高。为了最大程度获得光捕获,正面采用先进陷光技术对IBC太阳电池光电转换效 250 200 150 100 50 0 5 10 15 20 25 30 35 Contact radius/滋m p 型 n 型 27.5 27.0 26.5 26.0 O p t i m u m p i t c h / 滋 m 27 26 25 24 23 50 100 150 200 250 300 350 400 450 Pitch/滋m p 型 n 型隔离区 0 滋m隔离区 80 滋m （b）金属接触面积（a） p 区宽度 E f f i c i e n c y / E f f i c i e n c y / 图3 p区宽度和金属接触面积对IBC太阳电池性能的影响[16] Fi g.3 Influences of p zone width and metal contact area on the IBC solar cell p erformance [16] 373 微纳电子技术率的提升也具有重要作用。2015年, P.Orte g a等人[17]将Al2O3黑硅技术应用在IBC太阳电池正面来降低表面反射。实验结果发现在300 1 000 nm波长范围内, IBC太阳电池表现出了极低的反射率低于0.7 和表面复合速率,在p型和n型衬底上分别获得了22和22.1的电池光电转换效率。除此之外,优异的表面钝化也有利于 IBC太阳电池光电转换效率的提升。2020年, T.C.Kho等人[18]提出了一种SiO2-SiNx-SiOx ONO 表面钝化膜结构,使IBC太阳电池的磷扩散和硼扩散表面饱和电流密度J0分别小于10和 20 fA · cm-2,展现了比较好的表面钝化效果,相应的IBC太阳电池也获得了25的光电转换效率。 IBC太阳电池经过40多年的发展,在理论研究与技术应用方面都得到了显著发展,近年来部分 IBC太阳电池光电转换效率参数如表1所示,表中 Voc为开路电压,Jsc为短路电流密度,FF为填充因子。在此期间, Sun p ower公司对IBC太阳电池技术的提升与产业化起到了重要的推动作用。随着 n型电池技术市场占有率的不断增加,进一步提高光电转换效率也成为IBC太阳电池技术的研究重点。目前,基于IBC太阳电池结构衍生的新型高效太阳电池研究可分为两个方向,即叠加高质量钝化接触结构和作为底电池制备叠层电池。前者包括 HBC 、 POLO-IBC高效晶硅电池技术,后者主要为PSC IBC叠层电池技术。表1 近年来部分IBC太阳电池光电转换效率 Table 1 Photoelectric conversion efficienc y of the IBC solar cells in recent y ears 文献电池面积/ cm2 光电转换效率/ Voc / mV Jsc / mA · cm-2 FF/ [6]153.525.273741.282.7 [19]243.225.04715.642.2782.81 [20]424.4±0.770341.9582.7 [18]425±0.6716±1.143±0.7981±1.9 [15]423.24±0.47681.6±2.341.34±0.7982.47±0.54 2 基于IBC的新型高效太阳电池 2.1 HBC电池 2007年, M.Lu等人[21]提出将异质结 HJT 太阳电池与IBC太阳电池相结合,在常规直拉 CZ n型硅片上制备出叉指背接触异质结太阳电池,其结构示意图如图4[11]所示。与IBC太阳电池结构相比, HBC太阳电池采用氢化非晶硅 a-Si∶H 作为双面钝化层,在背面形成局部异质结结构,基于高质量的非晶硅钝化,获得高开路电压。与HJT太阳电池相比, HBC太阳电池前表面无电极遮挡,采用减反射层取代透明的导电氧化物薄膜 TCO ,在短波长范围内光学损失更少,成本更低。截至目前, HBC太阳电池代表着晶硅太阳电池的最高光电转换效率水平。电极接触 p a鄄Si/n a鄄Si 背面 i a鄄Si 钝化层 CZ Si 正面 a鄄Si 钝化层减反射层图4 HBC太阳电池结构示意图[11] Fi g.4 Structure dia g ram of the HBC solar cell [11] 2014年, Shar p公司[22]提出采用光刻加湿法工艺在背面形成叉指状的a-Si∶H i / a-Si∶H n 和a-Si∶H i / a-Si∶H p 层,采用蒸镀方式制备 HBC太阳电池,获得25.1的电池光电转换效率。2017年,日本Kaneka公司[23]采用产业化的电容耦合RF等离子体增强化学气相沉积 PECVD 的方式形成非晶硅层,在180 cm2的大面积硅片上制备出光电转换效率26.3的HBC太阳电池;同年, Kaneka公司[24]通过优化串联电阻和欧姆接触性能,将HBC太阳电池光电转换效率提高至26.63 。表2总结了Shar p 、 Panasonic和 Kaneka公司近年来在HBC太阳光电转换电池技术开发中获得的重要进展与具体电性能参数。为了进一步研究HBC电池光电转换效率极限,2018 年, P.Procel等人[25]对HBC太阳电池载流子传输机理进行了理论研究,通过减小晶硅界面处的能带弯曲和掺杂层与TCO界面处功函数不匹配,采用 TCAD仿真软件获得了27.2的电池光电转换效率。 473 席珍珍等 IBC太阳电池技术的研究进展表2 近年来部分HBC太阳电池光电转换效率 Table 2 Photoelectric conversion efficienc y of the HBC solar cells in recent y ears 文献电池面积/ cm2 光电转换效率/ Voc / mV Jsc / mA · cm-2 FF/ Shar p [26]3.724 925.1736 41.7 82 Panasonic [27]143.7 25.6740 41.8 82.7 Kaneka [23]180.426.374442.383.8 Kaneka [24]179.726.6374042.584.6 HBC太阳电池有高质量的钝化效果和低的温度系数,不仅电池端光电转换效率优势明显,而且在组件端相同条件下发电量更高。然而, HBC太阳电池虽然具备大短路电流和高开路电压的双重优势,但也兼具了IBC太阳电池与HJT太阳电池在结构与工艺上的难点。 HBC太阳电池不仅需要解决HJT技术存在的TCO靶材和低温银浆成本高以及良率低等问题,还需要解决IBC技术严格的电极隔离、制程复杂及工艺窗口窄等问题。因此, 尽管HBC太阳电池光电转换效率优势明显,但其至今未实现产业化。 2.2 POLO-IBC电池多晶硅氧化物 POLO 选择钝化接触技术是通过生长SiO2和沉积本征多晶硅,采用高温退火方式使正背面的SiO2钝化薄层形成局部微孔,通过微孔和隧穿特性实现电流的导通[28] 。因此,将 POLO技术用于正面无遮挡的IBC太阳电池,能在不损失电流的基础上提高钝化效果和开路电压, 获得更高光电转换效率的IBC太阳电池。 2018年, ISFH公司[29]采用区熔 FZ 法制备的p型单晶硅片将POLO技术应用在IBC太阳电池上进行钝化,在4 cm2电池面积上获得了 26.1的POLO-IBC太阳电池光电转换效率,如图5 a [30]所示。但是此结构制备流程相对复杂, 并且使用了多次光刻和自对准的工艺。为了简化工艺,2019年, ISFH公司[30]在p型钝化发射极及背局域接触电池 p -PERC 技术的基础上,增加多晶硅沉积设备,在常规CZ法的掺镓p型单晶硅片上制备POLO-IBC电池,获得了21.8的光电转换效率。其中,利用原位掺杂方式制备掺杂多晶硅层,采用常规丝网印刷和共烧结方式形成金属接触,如图5 b [30]所示。这种方法制得的POLO- IBC电池与目前常规产线兼容性高,但光电转换效率较低。 n 型 c鄄Si n 多晶 Si p 型 c鄄Si p 型多晶 Si SiOx AlOx SiNx Al Ag（电极接触）（a）多次光刻和自对准工艺（b）基于 p鄄PERC 技术简化工艺 p 型单晶硅衬底本征多晶硅图5 采用多次光刻和自对准工艺制备的POLO-IBC电池结构示意图和基于p -PERC技术简化工艺的POLO-IBC电池结构示意图[30] Fi g.5 Structure dia g rams of the POLO-IBC solar cell p re- p ared b y the multi p le-litho g ra p h y and self-ali g nment p rocesses , and the POLO-IBC solar cell p re p ared b y sim p lif y in g p rocess based on p -PERC technolo gy [30] 除了在p型电池上的尝试外, POLO技术在n 型IBC太阳电池上的技术研究也取得了一定的进展。 G.T.Yan g等人[31]采用离子注入的方式对沉积的非晶硅进行掺杂,高温退火后形成多晶硅隧穿钝化接触,在n型晶硅基底上获得了21.2的IBC 电池光电转换效率。2018年,通过优化前表面, 将POLO-IBC电池光电转换效率提高到了 23 [32] 。2019年,天合光能公司[33]采用低压化学气相沉积 LPCVD 法对IBC电池的BSF进行多晶硅隧穿钝化,仅通过调节湿法工艺使其与原始 IBC电池工艺相兼容,在6英寸硅片上实现了IBC 电池光电转换效率由24.1到25的技术提升。表3总结了近年来部分POLO-IBC太阳电池光电转换效率等的具体电性能参数,发现现有文献报道对于POLO-IBC太阳电池的研究多基于小面积硅片。然而,随着n型高效电池市场份额的不断增大, POLO-IBC太阳电池技术与效率优势逐渐显现,部分制造商已完成了大面积POLO-IBC太阳电池量产技术的开发。 POLO-IBC太阳电池具有稳定性好、选择性钝化接触优异及与IBC技术兼容性高等优势。不仅能够应用于n型晶硅基底,也可以应用于p型基底,在光电转换效率提升和成本降低方面都有巨大潜力。目前, POLO-IBC太阳电池的技术难点主要集中在背面电极隔离、多晶硅钝化质量的均匀性以及与IBC工艺路线的集成等。但随着LPCVD和 573 微纳电子技术 PECVD等设备的不断升级, POLO-IBC太阳电池技术在未来将更具发展前景。表3 近年来部分POLO-IBC太阳电池光电转换效率 Table 3 Photoelectric conversion efficienc y of the POLO-IBC solar cells in recent y ears 文献电池面积/ cm2 光电转换效率/ Voc / mV Jsc / mA · cm-2 FF/ [29]3.98626.10±0.31726.6±1.842.62±0.484.28±0.59 [31]921.269239.278.3 [32]22370142.277.8 [34]3.9724.25±0.49727.1±2.541.57±0.7980.23±0.52 [35]425.01±0.38722.7±2.2 41.9±0.682.60±0.60 2.3 PSC IBC叠层电池为了突破晶硅太阳电池光电转化效率的理论极限29.4 ,钙钛矿晶硅叠层电池理论效率达到30以上成为光伏行业新的研究热点[36] 。钙钛矿的带隙为1.55 eV 时,可以吸收波长小于 800 nm的光子,而带隙为1.12 eV 的晶硅电池可吸收波长小于 1 100 nm 的光子。因而,将钙钛矿电池与IBC太阳电池结合制备的叠层电池能够实现吸收光谱互补,通过提高太阳光谱的利用率来提高IBC太阳电池光电转换效率。一般来说,钙钛矿晶硅叠层电池有2终端2- T 和4终端4-T 两种结构,如图6[37]所示。其中,2-T叠层电池[38]又称集成一体化结构,是指在硅电池上生长钙钛矿电池,采用中间层连接两个子电池,分别从上方钙钛矿和底部晶硅引出一个电极,构成2个终端结构。4-T叠层电池[38]又称为机械堆叠结构,是指将带隙较大的钙钛矿电池作为顶电池,将带隙较小的晶硅电池作为底电池,通过简单堆叠形成叠层电池,因而,顶电池和底电池分别保留其正负极,构成4个终端结构。2-T叠层电池结构需要解决顶电池和底电池电流匹配的问题,因此制备简单的4-T结构在PSC IBC叠层电池中研究更为广泛。2017年, T.Duon g等人[39]研究了4-T PSC IBC叠层电池,将稳态光电转换效率 17.4 的钙钛矿电池与 IBC电池光电转换效率 23.9 进行机械堆叠,获得了26.4的光电转换效率。（c） 3鄄T（b） 4鄄T（a） 2鄄T 图6 2-T 、4-T和3-T钙钛矿叠层太阳电池结构示意图[37] Fi g.6 Structure dia g rams of 2-T ,4-T and 3-T p erovskite tandem solar cells [37] 然而,4-T叠层电池需要解决两个单独表面之间的互连问题,为了充分利用IBC电池结构优势提出了独特的3-T PSC IBC叠层电池结构,如图 6[37]所示。表4总结了近年来PSC IBC叠层电池部分研究成果,可以发现在PSC IBC叠层结构上主要以4-T结构为主,3-T结构作为IBC叠层电池特有的新的研究方向仍需要更多的理论研究支撑。 2017年, G.W.P.Adh y aksa等人[40]对相同条件下,2-T 、3-T和4-T的PSC IBC叠层电池进行电性能模拟,仿真结果显示,在18光电转换效率的正面未制绒的IBC底电池上,采用相同钙钛矿材料制备的2-T 、3-T和4-T 的PSC IBC叠层电池结构分别获得了24.8 、32.9和30.2的光电转换效率。在25光电转换效率的正面制绒的 IBC底电池上,制备的3-T和4-T 的 PSC IBC叠层电池结构分别获得35.2和32.8的光电转换效率。这从理论上证明了3-T结构在PSC IBC叠层电池上的优势。表4 近年来部分PSC IBC太阳电池光电转换效率 Table 4 Photoelectric conversion efficienc y of the PSC IBC solar cells in recent y ears 文献叠层结构叠层效率/ 电池类型光电转换效率/ 电池面积/ cm2 Voc / mV Jsc / mA · cm-2 FF/ [42]4-T27.7PSC17.10.211.2051878.9 IBC24.740.71742.581 [43]4-T23.9PSC 15.347.122073.5 IBC2340.69141.380.6 [41]3-T17.1PSC11.70.781.11717.463.5 IBC HJT5.40.780.614.464.2 [44]4-T26.2PSC180.56 1.1619.778.7 IBC23.21.650.6941.481.2 673 席珍珍等 IBC太阳电池技术的研究进展 2020年, P.Tockhorn等人[41]尝试将IBC SHJ电池与钙钛矿电池制成3-T叠层电池,获得了 17.1的电池光电转换效率,而相应的仿真光电转换效率达到27 ,如图7[41]所示图中IZO为氧化铟锌, S p iro-OMeTAD为2,2 ,7,7 -四溴-9, 9 -螺二、三4-磺苯胺, ITO为氧化铟锡,VIBC 为IBC太阳电池的电压,Vp erovskite为钙钛矿电池的电压,这主要由于串联电阻和光损耗使3-T叠层电池性能减弱。 VIBC - V p er ovs k i t e - Ag ITO a鄄Si H（n ） Ag ITO a鄄Si H（p ） a鄄Si H（i） c鄄Si（n） a鄄Si H（i） a鄄Si H（n ） ITO SnO2 钙钛矿 Spiro鄄OMeTAD MoO3 IZO Ag LiF 图7 3-T PSC IBC叠层太阳电池示意图[41] Fi g.7 Schematic of 3-T PSC IBC tandem solar cell [41] 虽然实验室PSC IBC叠层电池理论光电转换效率展现了比较理想的发展前景,但是对于叠层结构的选择以及理论与工艺匹配的研究仍是未来需要解决的重要问题。除此之外,叠加钙钛矿太阳电池对原来的硅太阳电池产品稳定性和寿命的影响以及在现有硅太阳电池生产线技术的基础上开发PSC IBC叠层电池生产技术的技术兼容问题也需要进行全面的研究与评估。 3 结语 p -PERC电池片近两年扩张势态迅猛,占据晶硅电池主要市场,但由于快速扩产和光电转换效率的瓶颈,未来n型电池的市场占有率会越来越高。目前, n型电池代表性的技术路线包括隧穿氧化层钝化接触 TOPCon 、 HJT和IBC太阳电池,而 IBC太阳电池无论是在技术研究还是在产业化方面都已相对成熟,且高光利用率的结构优势使其成为未来高于25光电转换效率晶硅太阳电池技术的必要选择。然而,不管是Sun p ower公司还是其他 IBC太阳电池生产供应商均面临生产成本高的问题,这就使IBC的市场比较局限,如何降低成本是IBC电池面临的主要问题。对于IBC电池光电转换效率的提升,从产业化角度,一方面可通过对背面设计、正面陷光以及组件电学与光学等方面进行工艺优化,另一方面可通过载流子选择性钝化技术包括叠加异质结或多晶硅氧化物选择钝化接触技术来提高本体和表面钝化,实现IBC电池光电转换效率突破。但相应的HBC和POLO-IBC太阳电池技术仍需解决p n 区隔离、制程简化和工艺兼容等问题。而对于目前备受关注的PSC IBC叠层电池,虽然理论效率较高,但实际应用存在的界面匹配以及可靠性问题仍需进行系统研究。因此,从产业化角度来看, POLO-IBC太阳电池技术以其设备与工艺兼容性优势,更具有技术推广与应用潜力。参考文献 [1] GHOSH B K , WEOI C N J , ISLAM A , et al. 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