Повышение эффективности солнечных элементов TOPCon с помощью методов обработки задней поверхности

Аккумулятор TROJAN T105

Исследователи из Китая изучили четыре стратегии, которые позволяют свести к минимуму количество центров рекомбинации на поверхности солнечных элементов TOPCon и повысить эффективность улавливания света. Они пришли к выводу, что наиболее подходящим методом для повышения напряжения холостого хода и коэффициента заполнения элементов TOPCon, а также общей производительности устройства является полировка щелочью с микротекстурированием.

Исследовательская группа из Университета Янчжоу в Китае изучила, как четыре метода обработки задней поверхности могут улучшить пассивацию, контакт и электрические характеристики солнечных элементов TOPCon, и обнаружила, что все методы обработки дают положительный эффект.

«Наша работа даёт количественное представление о том, как методы микро- и наноструктурирования задней поверхности, такие как травление кислотой (E), травление кислотой с микротекстурированием (EM), полировка щелочью (P) и полировка щелочью с микротекстурированием (PM), могут одновременно влиять на однородность туннельного оксида, контактное сопротивление и рекомбинацию носителей заряда, что даёт прямое руководство по проектированию задней поверхности n-TOPCon», — рассказал журналу PV автор исследования Циньцинь Ван.

Эти четыре стратегии направлены на минимизацию центров рекомбинации на поверхности клетки и повышение эффективности улавливания света.

Ученые отметили, что задняя морфология также влияет на процесс изготовления ячеек TOPCon, поскольку требует корректировки толщины туннельного оксида, толщины поликремния и концентрации легирующих P-атомов.

Они провели серию экспериментов с ячейками TOPCon на основе пластин из оксида цинка (Cz) размером 182 мм × 182 мм, которые прошли обычную щелочную текстуризацию и были обработаны диффузией бора (B). Затем их разделили на группы для кислотного травления или щелочной полировки. Пакет пассивирующих слоев на основе оксида алюминия (AlOx) и монооксида кремния (SiOx) был нанесен с помощью плазменного химического осаждения из паровой фазы (PECVD).

«Морфология поверхности и трёхмерная морфология обратной стороны пластин были изучены с помощью сканирующего электронного микроскопа (СЭМ, JSM-6510) и электронного микроскопа Olympus (DSXHRSU)», — пояснили учёные. «Для оценки сопротивления пластин обратной стороны и определения профилей легирования использовались приборы Napson (RG-2000PV) и WEP-Wafer Profile (CVP21)».

Анализ показал, что электромагнитная обработка способна увеличить коэффициент заполнения ячейки по сравнению с простой электронной обработкой, но снижает напряжение холостого хода, что привело к повышению эффективности ячейки на 24,57%. Было обнаружено, что метод P2 повышает как коэффициент заполнения, так и напряжение холостого хода, а также повышает эффективность ячейки на 0,18% по сравнению с устройством, прошедшим обработку E, при этом эффективность устройства составила 24,73%.

Кроме того, анализ показал, что ячейка TOPCon с наивысшим КПД 24,78% была обработана PM, что увеличило коэффициент заполнения до 84,24% при сохранении высоких уровней напряжения холостого хода.

«Шероховатая поверхность, полученная методом фотолитографии, позволяет свету с большей длиной волны проникать в сильно легированный поликремний, что усиливает поглощение свободных носителей заряда и повышает эффективность использования света, — подчеркнули учёные. — Этот метод обработки даёт значительные преимущества в повышении напряжения холостого хода и силы тока короткого замыкания солнечных элементов. Кроме того, задняя микротекстурированная поверхность значительно снижает контактное сопротивление задней части, что способствует повышению коэффициента заполнения».