PERT 是钝化发射极背面完全扩散的缩写。近年来引起了太阳能光伏产业和研究机构的广泛关注。特别是,随着流行的PERC结构似乎达到了其实际功率转换效率极限的瓶颈,光伏研究人员正在寻找其他电池架构来继续提高工业上可行的硅太阳能电池的效率。
图1显示了p型PERC和n型PERT结构之间的差异。

图 1:p 型 PERC 和 n 型 PERT 太阳能电池之间的差异
PERC(钝化发射极背接触)结构具有局部背表面场(BSF)。 BSF 是在金属共烧过程中将 Al 掺杂到 Si 中而形成的。 BSF通过与p型硅基片形成高低结,有助于提高太阳能电池的效率。该结排斥少数载流子并防止它们在硅晶片的背面复合。
另一方面,对于 PERT 结构,后表面“完全扩散”硼(p 型)或磷(n 型)。通常PERT技术是在n型硅太阳能电池上实现的。这是为了充分利用n型硅片比p型硅片对金属杂质更高的耐受性、更低的温度系数和更低的光致退化。 n 型硅中的光致退化较低,可能是由于硼-氧对较少,因为 n 型晶圆中的主体掺杂有磷。
然而,“完全扩散”的 BSF 需要额外的新颖工艺,例如高温 POCL 和 BBr3 扩散。因此,PERT 的制造成本比 PERC 更高。
尽管如此,PERT 太阳能电池中的全面积 BSF 可能比 PERC 中局部的、较粗的铝基 BSF 提供更有效的高低结钝化效应。此外,n型PERT还允许集成所谓的隧道氧化物钝化接触(TOPCON)结构。这种 TOPCON 结构具有进一步提高器件效率的潜力。
什么是拓普康太阳能电池?
TOPCON(又称钝化接触)太阳能电池,被誉为继PERC之后的下一代太阳能电池技术。这种新颖的架构是由德国弗劳恩霍夫太阳能系统研究所的研究人员于 2013 年推出的。
与其他潜在的新技术(例如 HJT和 IBC)相比,TOPCON 可以从当前的 PERC 或 PERT系列 进行升级 。因此,对于寻求升级现有生产线的现有 PERC 或 PERT 制造商来说,需要较低的资本投资。此外,还可以实现太阳能电池效率的良好提高。据报告,这绝对值约为 1%。
TOPCON 是“隧道氧化物钝化触点”的缩写。图 1 显示了该电池架构与 n-PERT 太阳能电池的比较。

图 1. n-PERT 与 n-TOPCON 太阳能电池架构的比较
如图所示,n-PERT 和 n-TOPCON 非常相似。通常,要将 n-PERT 太阳能电池升级为 n-TOPCON 太阳能电池,只需要额外的超薄 SiO2 层和掺杂多晶硅层。
超薄 SiO22 充当背面硅表面和背面“接触”(多晶硅层)之间的表面钝化层。此外,它还需要足够薄,以便电流能够以量子力学方式穿过它。
多晶硅层被高度掺杂以产生高导电率层。然后,该高导电层将充当电流收集的接触点。此外,在 n 型 TOPCON 中,多晶硅层通常掺杂磷以提供场钝化(背面场)。这类似于 n-PERT 的磷掺杂后表面,如图 1(a) 所示。
弗劳恩霍夫太阳能系统研究所的原始作者报告称,通过添加隧道氧化层,太阳能电池的绝对效率提高了约 1%。
什么是异质结太阳能电池?
HJT 是异质结太阳能电池的缩写。 HJT 于 20 世纪 80 年代由日本三洋公司推出,后于 2010 年代被松下收购,的潜在继任者 截至撰写本文时,除了 PERT 和 TOPCON等其他技术外,HJT 被认为是流行的 PERC太阳能电池.
由于 HJT 的电池处理步骤较少,且电池处理温度低得多,因此该架构有可能简化当前主要基于 PERC 技术的太阳能电池生产线。

图 1:p 型 PERC 与 n 型 HJT 太阳能电池
如图1所示,HJT与流行的PERC结构有很大不同。因此,这两种架构之间的制造工艺非常不同。与可从当前 PERC 生产线升级的 n-PERT 或 TOPCON 相比,HJT 需要大量资本投资新设备才能开始大规模生产。
此外,与许多新技术一样,异质结的长期运行/制造稳定性仍在审查中。这是由于加工挑战,例如非晶硅对高温工艺的敏感性。
HJT 凭借高质量的氢化本征非晶硅(图 1 中的 a-Si:H)展现出高太阳能电池效率,它可以为硅晶片的前表面和后表面(n 型和 p 型极性)提供令人印象深刻的缺陷钝化。
使用 ITO 作为透明触点还可以改善电流,同时还可以充当抗反射层以提供最佳的光捕获。此外,ITO还可以通过低温溅射沉积,从而避免非晶层的再结晶,从而影响体硅表面材料的钝化质量。
尽管存在加工挑战和高资本投资,异质结仍然是一项有吸引力的技术。该技术能够实现 >23% 的太阳能电池效率,而 TOPCON、PERT 和 PERC 技术的效率约为 22%。


