本文主要研究可应用于规模化生产的TOPCon（Tunnel Oxide Passivated Contact)电池技术，该技术既可以改善电池表面钝化又可以促进多数载流子传输，进而提升电池的开路电压和填充因子。目前，英利在 Panda 电池基础上引入 TOPCon技术，电池效率可以达到 21.6%，开路电压达到 676mV，填充因子达到 80%，开路电压和填充因子仍存在很大的提升空间，Panda-TOPCon双面电池技术将极大的降低 N 型电池的单瓦成本，提升其竞争力。
关键词：Panda-TOPCon 电池；隧穿层；Poly-Si 层
1 研究背景与内容
随着硅片质量的提升，晶硅电池表面复合已经成为制约其效率的主要因素，表面钝化技术尤为重要。TOPCon作为一种新型钝化技术已经成为研究热点，该技术是在电池表面生长一层超薄的可隧穿的氧化层和一层高掺杂的多晶硅层，氧化层的钝化作用和高掺杂多晶硅层的场钝化作用可以极大地降低少子复合速率，同时高掺杂的多晶硅层对于多子来说具有良好的传导性，因而 TOPCon电池具有高的开路电压和填充因子。2015年 FraunfhoferISE 采用N 型区熔硅片，正面采用金字塔制绒，硼扩散，氧化铝加氮化硅叠层膜起钝化和减反作用，背面采用TOPCon 技术，正反面金属化均采用蒸镀 Ti/Pd/Ag叠层结构，该电池效率达到 24.9% [2-4]。
目前，TOPCon技术英利率先将该技术应用于 N型电池产线，制备出效率大于 21.5%的高效率低成本的 Panda-TOPCon双面电池。
2 电池结构
Panda-TOPCon 电池是在常规 Panda 电池的基础上引入隧穿氧化层和磷掺杂的多晶硅层，如图 1 所示。电池采用直拉法 N 型单晶硅片，正面依次为硼扩散发射极，氧化硅/氮化硅钝化减反射层和金属电极；背面依次为隧穿氧化层，掺杂多晶硅层，氮化硅钝化减反射层和金属电极。
3 研究结果与讨论
3.1 SiOx/polySi 钝化性能研究
取156cm×156cm 的 N 型 Cz 硅片，分别进行双面硼扩散（B|B）对称结构，双面 SiOx/polySi（P|P）对称结构，正面硼 扩散+背面 SiOx/polySi（B|P）非对称结构。之后，将这三种样品同时进行双面氮化硅膜沉积和烧结处理。使用 Sinton 测试仪测量这三种样品的 ImpliedVoc（mV），测试结果如图 2 所示。
从图 2 可以看出双面 SiOx/polySi 钝化后 ImpliedVoc 可以达到 700mV 以上，即使是 B|P 结构，ImpliedVoc 也在 680mV 以上 ， 都 明 显 高 于 常 规B|B 结 构的ImpliedVoc 值，可见 SiOx/polySi 层可以起到良好的钝化效果。
3.2 SiOx/polySi 对电池电性能影响
为进一步验证 SiOx/polySi 对电池电性能影响，将 60 片 N 型 Cz 硅片均分为三组，为常规 Panda 电池，G2 和 G3 均为TOPCon电池，二者的主要区别为 polySi 厚度不同。从图 3 中可以很清楚的看到 TOPCon 结电池开压高达 660mV，最高达到了667mV，比 Panda 电池高 15mV，同时电流增益也达到 150mA，虽然 FF 降低了 1.5%，但Eff 整体有明显的提升。
3.3 背面掺杂性能对 FF 的影响研究
为了研究 polySi 中掺杂浓度和 BSF的深浅对电池电性能影响，将150 N 型 Cz 硅片均分为三组，分别对 polySi层进行低（L），中（M），高（H）三种不同剂量的掺杂，图 4 为掺杂后的ECV图，三种不同剂量对应的方阻分别为52Ω/□，43Ω/□和 22Ω/□，并且磷离子分布渐增加。
表 1 中列出了 3 种不同掺杂浓度对应的电池参数。从表 1 中可以看出随polySi层的掺层杂浓度的增加，电池填充因子略有提升，但在掺杂深度达到一定程度以后，开压和电流出现大幅度的降低，这主要于高的掺杂浓度会影响隧穿氧化效果。
3.4 SiOx/polySi 层优化
目前 Panda-TOPCon 电池仍在工艺优化过程中，通过调整工艺参数，SiOx 层和polySi 层采用不同的厚度进行搭配，表 2中列出了四种不同厚度搭配对应的电池参数。
从表 2 可以看出 SiOx 层与 polySi 层采用不同的厚度搭配对电池效率的影响不大，可见该工艺有较宽的工艺窗口。另一方面，A2组对应着较高的填充因子，这也给出了提升填充因子的方向。同时，在此次实验中获得了最高 21.6%的转换效率，开压最高达到了 678mV，图 5 展示该电池片的 I-V 图。
4 结论
本文研究了可以规模化生产的 N 型Panda-TOPCon 电池技术，在英利熊猫产线制备出转化效率超过 21.5%的大尺寸 TOPCon 电池。研究发现：
1）SiOx/polySi 结构具有显著的钝化效果；
2）polySi 的掺杂浓度对 FF 影响不大，但是高的掺杂浓度会降低电池开压；
3）SiOx/polySi 的膜层结构对电池填充因子有一定影响。
4）不同电池背场制备方式对效率的影响
高温磷扩散（效率20.5%）
离子注入（效率21%）
TOPCon(效率21.5%) 磷掺杂多晶硅
TOPCon技术可采用LPCVD或PECVD取代磷离子注入，节省设备投资，使用与维护成本极低，电池转换效率更高，相比选择性背场技术（效率21.5%）同样可再节省激光设备投资费用。相比于双面PERC电池，TOPCon电池更加适合于双面电池，兼容P型与N型电池。