周末读：未来的细胞

为了使太阳能电池内的能量损失最小，表面必须高度钝化。

异质结（HJT）电池技术将单晶硅（c-Si）太阳能电池的优势与非晶硅（a-Si）的良好吸收和优异的钝化特性结合在一起，这已经在a-Si薄膜技术中得到了广泛使用。材料。HJT设计不是新的。20年前，三洋（现为松下）首先将这项技术推入了批量生产，实现了约20％的电池效率。

最近，松下在实验室规模的电池上显示出24.7％的效率。随着基本技术专利的终止，异质结技术于2010年向公众开放。Meyer Burger现在正在提供这项吸引人的技术，作为光伏价值链中的高性能关键技术，并承诺在批量生产中平均固有电池效率为23-24％。

沉积在c-Si晶圆和掺杂层之间的本征氢化非晶硅（a-Si：H）薄层是从电池结构中获得最佳性能的关键。这些实现了降低的界面态密度，降低的表面复合损耗以及更低的发射极饱和电流。

HJT电池的生产是一个相对简单的过程，它在低温下进行，与许多其他高效设计（包括PERC，金属包裹和选择性发射极）相比，其生产步骤更少。这使HJT在经济上具有吸引力，因为它可以节省大量能源。

HJT电池的一项重要技术优势是a-Si：H的出色表面钝化，从而导致高开路电压和高电池效率。出色的TC = -0.25％/ K的温度系数可确保模块工作条件下的更高能量产量。与标准的c-Si技术相比，异质结电池产生的kWh / m2多35％，因此达到最低的平均电费（LCOE）。

如前所述，低温处理（<250°C）可在制造过程中节省能量，防止体积退化，并可以使用薄晶圆。整个光伏价值链的集成开发–金刚石线切割，异质结电池技术和SmartWire连接技术（SWCT）–确保了HJT模块的最佳性能。

薄晶圆

如今，厚度约为180微米（µm）的晶圆已被标准用于电池制造。使用更薄的晶圆可显着降低材料成本，因为可以从一块砖上切割出更多数量的晶圆。随着晶片厚度的减小，对块状材料质量的影响也减小了，例如，对于少数载流子寿命的要求降低了。在晶片生产中使用金刚石线锯可减少微裂纹，并且微裂纹的深度更浅。随着晶片厚度的减小和相应较高的表面与主体的比，与主体中的复合损失相比，表面复合损失占主导地位。因此，必须具有出色的表面钝化技术。Meyer Burger的HELiAPECVD系统有望实现出色的表面钝化，该系统可提高薄晶圆的单元VOC并平衡由于较低的光吸收而导致的ISC损失。

工艺流程/纹理

最佳的纹理和清洁工艺是成功生产高效HJT电池的基础。迈耶·伯格（Meyer Burger）的工艺知识为最佳钝化奠定了基础。HJT工艺流程中的初始步骤是湿化学工艺，用于去除锯片损伤（SDR），纹理化，清洁和氢气终止。为了获得高效的HJT电池，必须几乎完全清除表面下的损伤和微裂纹。测量表面复合速度（SRV）表示必须去除锯屑，而与整块质量无关。图4显示了去除锯齿对表面复合速度的影响。

可以通过纹理化工艺优化去除锯损伤。氢氟酸中的最后短暂浸渍会终止硅表面，直到在随后的PECVD工艺中进行最终钝化为止。经过湿化学处理后的表面对于c-Si / a-Si：H界面的质量至关重要，因此对于表面钝化至关重要。

PECVD：正面和背面均采用a-Si：H涂层

为了使太阳能电池内的能量损失最小，表面必须高度钝化。在150至250°C的温度范围内沉积的a-Si：H的低温钝化可产生出色的表面复合速度。这种a-Si：H能够钝化所有级别的n型和p型硅。掺杂的a-Si：H用于形成发射极和背面场（BSF）。另外，掺杂的a-Si：H由于其场效应特性而有助于钝化。

Meyer Burger开发了模块化高通量HELiAPECVD系统，专门用于基于晶片的硅HJT电池概念。HELiAPECVD系统的核心是获得专利的S-Cube，这是一种先进的平行板等离子体反应器，具有箱内盒式布置，可提供超纯且均匀的非晶硅层。13.56 MHz的RF源用于最大程度地减少层沉积过程中的等离子体损坏。因此，就少数载流子寿命和带隙而言，确保了非晶硅层的所需质量。决定a-Si：H层钝化质量的关键参数是少数载流子寿命。

PVD：TCO /金属涂层，用于背面接触

在模块化HELiAPVD系统中，在其中一个腔室中使用溅射工艺将透明导电氧化物（TCO）层施加到晶圆的正面和背面。除了收集光生电流并在电池上形成欧姆接触外，正面的TCO层还用作减反射层。特别是对于HJT电池的正面，需要相对于a-Si：H和TCO层的光学和电子特性进行调整。

氧化铟锡（ITO）是HJT电池的理想TCO材料，因为它非常透明且导电，同时提供了与掺杂的a-Si：H层的良好电接触。在同一HELiAPVD系统的第二个腔室中，将另一个TCO层以95％的双面性应用于电池的背面。双面电池也可用于单面太阳能模块中，其中白色背板将光反射回电池并增加常规模块的功率。无需在这些涂覆过程之间破坏真空或转动晶片即可实现这一点。配置用于HJT细胞处理的HELiAPVD系统可实现边缘隔离，同时避免额外的激光或化学步骤。旋转磁控管上的TCO和金属的圆柱形溅射靶材可实现超过85％的高靶材利用率，从而确保了具有成本效益的涂覆工艺。HELiAPVD和HELiAPECVD系统在容量和层特性方面完美匹配。

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