PERC之後又一技術風口的鈍化接觸對金屬化有何需求？

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迄今為止，轉換效率最高的雙面金屬接觸（非交錯背接觸，IBC）太陽能電池當屬德國弗勞恩霍夫太陽能研究所（Fraunhofer ISE）研發的TOPCon電池結構，其轉換效率高達25.8%，創下新的世界紀錄，開路電壓（Voc）達到了驚人的724mV。這種電池結構的獨到之處在於：它並沒有採用擴散結，而是在N型電池背面製備一層超薄的可隧穿氧化層和一層多晶硅鈍化層——「隧穿氧化層鈍化接觸」（TunnelOxide Passivated Contact，TOPCon）也因此而得名。

在P型硅太陽能電池中，轉換效率最高的是德國哈梅林太陽能研究所（ISFH）開發的POLO電池，達到了26.1%。作為一種交錯背接觸電池，POLO電池也採用多晶硅氧化層（POLO）技術實現鈍化接觸，並且達到了極高的開路電壓（726.6mV）。

此外，採用鈍化接觸的主流電池結構還包括硅基異質結電池（HJT），該結構通過非晶硅實現鈍化。日本鍾化集團（Kaneka）將交錯背接觸結構和異質結技術相結合，取得了目前晶硅太陽能電池轉換效率的世界紀錄，達到了26.63%。

非晶硅與多晶硅之間的主要區別在於：非晶硅在加工過程中無法承受高溫，而多晶硅則可以。因此，多晶硅工藝整合會相對容易，而不用被迫改變後端金屬化製程。

金屬化是TOPCon結構實現商業化的關鍵要素之一。目前，在實驗室設備中，通過物理氣相沉積（PVD）技術實現了全背金屬接觸，但該技術並不適用於大規模量產。為了將這一前景廣闊的高效技術商業化，找到合適的採用絲網印刷和燒結金屬化工藝的解決方案至關重要，這也引起了業界的濃厚興趣。

此外，多晶硅還可用於構建不同的高效電池結構：N型多晶硅可取代N+擴散層，用於N型雙面電池的背面；P型多晶硅可用於P型電池的背面（作為p-PERC的替代方案），從而取代鋁背場電池或用作N型背結電池。相較目前的擴散層，這兩種方法均可顯著降低複合速率。

賀利氏積極探索可用於多晶硅層接觸並最大程度地降低金屬誘導複合速率的金屬化漿料。這是一項具有挑戰性的任務，主要原因如下：首先，由於金屬-半導體相互作用的屬性，降低金屬誘導複合速率的要求非常苛刻。其次，對漿料的接觸性能起著重要作用的多晶硅層具有顯著的差別。影響多晶硅表面漿料性能的關鍵因素包括：

1.多晶硅的厚度

從吸收率的角度來看，優選超薄多晶硅層，但其金屬誘導損失更加嚴重。在絲網印刷和燒結金屬化工藝中，較厚的多晶硅層通常更有優勢。只要多晶硅層位於電池背面，即使膜層稍微厚點，也完全可以接受。

2.多晶硅層的摻雜濃度

為了使金屬和多晶硅之間形成良好的接觸，必須達到足夠的摻雜濃度。不管多晶硅層是在沉積時進行原位摻雜，還是在沉積之後進行易位摻雜，表面電阻率都可作為有效的度量指標。多晶硅層的典型表面電阻率高於傳統的擴散層，但通常只有超薄多晶硅層才能做到這點。

3.表面形態

用於多晶硅沉積的襯底表面既可以是經過制絨的，也可以是光滑的。近期研究表明，兩種類型的表面均具有出色的J0。

4.耐高溫性

如前所述，能夠承受較高溫度是多晶硅的優勢之一。但是，多晶硅層表面的金屬誘導複合速率也是溫度函數，通常隨著溫度升高而加快。

5.多晶硅層的均勻性

多晶硅層的均勻性通常隨厚度增加而提高。這對於接觸性能有一定的影響，因為不均勻的多晶硅層容易在金屬化過程中遭受更嚴重的局部損壞。

以下是賀利氏漿料與多晶硅層接觸的部分結果。圖1對比了三種漿料（分別標為漿料1、2和3）在薄多晶硅層和厚多晶硅層表面的接觸電阻率。

漿料2在薄多晶硅層和厚多晶硅層表面的性能較為相似。另一方面，漿料1在厚多晶硅層表面的性能最為優異，其接觸電阻率只稍高於當前漿料（參照物）在擴散發射極表面的接觸電阻率。漿料3在厚多晶硅層表面的接觸電阻率也更低。

圖1：賀利氏漿料1、2和3在薄多晶硅層和厚多晶硅層表面的接觸電阻。漿料1在厚多晶硅層表面的性能最為優異

通常來說，當燒結溫度較低時，多晶硅能夠更好地保留鈍化特性。因此，在足夠低的溫度下，為多晶硅接觸而開發的金屬化漿料應該也能夠形成低電阻接觸。圖2顯示了改進後漿料在高燒結溫度和低燒結溫度下的接觸電阻率。

一開始，漿料A在高燒結溫度下具有良好的接觸電阻率，但在低燒結溫度下，接觸電阻率顯著升高。在開發過程中，漿料A經改進後得到的漿料A1和A2在低燒結溫度下的性能有所改善。以傳統擴散發射極表面的絲網印刷與燒結漿料的接觸電阻作為參照，在低燒結溫度下，漿料A2在多晶硅表面的接觸電阻與參照電阻相近。

與制絨表面相比，光滑表面的多晶硅層的J0通常較低。但從多晶硅沉積工藝的近期發展來看，光滑表面與制絨表面的J0已經不分伯仲。不過，這兩種類型的表面的接觸性能會有所不同。圖3顯示，不同表面類型所適合的漿料也有所不同。漿料A在制絨表面的接觸電阻率與參照電阻接近，但在光滑表面則很高。漿料B恰好相反，在制絨表面的接觸電阻率要優於光滑表面。

圖2：隨著技術發展，漿料在多晶硅層表面的接觸電阻率進一步提高，漿料A3在低燒結溫度下表現出了出色的接觸電阻。

圖3：不同矽片表面的漿料接觸電阻率對比

毋庸置疑，多晶硅的特性對於漿料特性具有深刻的影響。通過與行業合作夥伴及研究機構通力合作，賀利氏在開發多晶硅層接觸用絲網印刷漿料方面取得了重大進展。針對不同類型的多晶硅層，賀利氏開發出了接觸電阻最優並且能夠最大程度地降低金屬誘導複合速率的金屬化漿料。我們始終秉持著「百尺竿頭，更進一步」的態度，精益求精，致力於不斷降低金屬誘導複合速率，以最終實現真正的具有低接觸電阻的鈍化金屬接觸。

來源：賀利氏可再生能源

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