TOPCon电池降本提效思路解析

 

 

由于TOPCon电池效率超预期追赶HJT电池，2022年~2023年市场选择了TOPCon，且预计未来TOPCon的生命周期会依然维持5~6年。虽然TOPCon工艺技术已经趋于成熟，但是仍有降本提效的空间。美能光伏拥有“高效TOPCon电池研发解决方案”，其中对于栅线的高宽表征，硅片绒面金字塔形貌，薄层的电阻、方阻、接触电阻、线电阻等表征，以及多晶硅层（POLY层）的厚度测量，都有对应的精密检测设备，高效准确的评估电池性能，帮助客户完成电池效率提升。今天带大家了解TOPCon电池降本提效的方式有哪些。

 

TOPCon电池降本思路

TOPCon降本方向为硅片、银浆、设备成本、良品率等。

 

硅片方面：

 

N型硅片是通过掺杂磷元素制成，由于磷原子与硅相溶性较差，因此对硅料、辅材的纯度及生产过程控制要求更高，成本更高，较P型硅片存在一定溢价。但随着N型硅片规模化生产及技术进步，薄片化和大尺寸进程加速，将推动硅片成本下降。

 

银浆方面：

 

TOPCon电池（正面+背面）采用高温银浆，耗量在150mg/片左右，未来随着通过多主栅技术和减少细栅宽度来降低银浆的消耗，有望降至110-130mg/片。且激光印刷和电镀铜等更多的新工艺技术的提升，使银浆成本有望下降；

 

设备成本方面：

 

随着国内光伏行业的迅速发展行情，生产设备国产化也越来越多，这将降低单GW设备投资额度。在工艺上，TOPCon电池工艺相较PERC电池导入了3项新的工艺，产线只需要增加3台新设备，未来随着设备效率提升及设备价格下行，折旧成本有望进一步下降。

 

品质方面：

 

当前限制TOPCon量产核心因素在于良率普遍低于95%，不断优化各工艺段，能够提高产品的良率。

 

 

TOPCon电池增效思路

降低电学损失

 

TOPCon提效的核心在于降低电学损失，包括SE、双面POLY、全域钝化以及叠层电池等方法。

 

各厂商即将引入SE平台，预计此举将提效0.2%-0.4%；24年引入双面POLY，量产效率有望提高至26%以上；25年引入全域钝化技术，有望提效至27%，之后提效主线在叠层电池技术发展。目前各家厂商N型电池效率提升速度较快，主流产商量产效率在25%-25.5%之间，未来有望通过引入SE平台、进行双面钝化以及叠层电池技术突破等方式，实现效率进一步提升。

 

选择性发射极

 

TOPCon中SE技术与PERC中的SE原理类似，在电极内/外进行高/低浓度掺杂，能够提高硅片少子寿命，提高电池效率。SE（选择性发射极技术）是指在金属正极与硅片接触部位及其附近进行高浓度掺杂形成P++层，而在电极以外的区域进行低浓度掺杂形成P+层。

TOPCon+SE示意图

 

 

该技术既可确保硅片和电极之间有较低的接触电阻，又可降低硅片表面复合率，以提高硅片的少子寿命，从而提升电池的转换效率。硼掺杂工艺更复杂激光器功率更高；过程中可能存在两类钝化层烧穿，需精准把控激光功率。

 

TOPCon中的激光掺杂分为一次硼扩、二次硼扩两种路径，目前量产主流选择一次激光直掺。一次硼扩类似于PERC生产过程标配的硼扩工艺，工序较为简单，该路径下仅进行一次激光掺杂、硼扩与清洗，工序较简单且设备投资额较低，但技术难度较高。

 

双面POLY

 

目前钝化结构主要应用在电池背表面，前表面仍采用传统电池结构，双面钝化/全域钝化能够进一步提高效率。为进一步降低电池表面载流子复合速率、减小接触电阻，可以在正面电极下进行P-poly，采用双面/全域钝化结构进一步提高正面效率。

 

双面钝化接触电池的硅片基体正面设有多晶硅层，基体的背面为P掺杂的poly钝化层。不同于双面钝化仅在电极下方进行P-poly，全域钝化技术对电池正面整体进行P-poly，预计能够进一步提高效率。双面钝化电池结构制备双面钝化电池流程图

 

美能3D显微镜

美能3D共聚焦显微镜是以光学技术为原理、结合精密Z向扫描模块、3D建模算法等对器件表面进行非接触式扫描并建立表面3D图像，通过系统软件对栅线的高度与宽度、绒面上的金字塔数量进行定量检测，以反馈其中的清洗制绒、丝网印刷工艺质量。

 

• 精确可靠的3D测量，实现实时共聚焦显微图像

 

• 超高共聚焦镜头，Z轴显示分辨率可达1nm

 

• 198-39966倍最大综合倍率，精确测量亚微米级形貌

 

• 全自动栅线绒面测量，快速生成数据

 

美能扫描四探针电阻测试仪

美能四探针电阻测试仪可以对最大230mm的样品进行快速、自动的扫描，获得样品不同位置的方阻/电阻率分布信息，可广泛应用于光伏、半导体、合金、陶瓷等诸多领域。

 

• 超高测量范围，测量1mΩ~100MΩ

 

• 高精密测量，动态重复性可达0.2%

 

• 全自动多点扫描，多种预设方案亦可自定义调节

 

• 快速材料表征，可自动执行校正因子计算

 

美能Poly在线膜厚测试仪

美能Poly5000在线膜厚测试仪是专为光伏工艺监控设计，可以对样品进行快速、自动的5点同步扫描，获得样品不同位置的膜厚分布信息，可根据客户样品大小定制测量尺寸。

 

• 有效光谱范围320nm~2400nm

 

• 快速、自动的5点同步扫描

 

• 重复性精度＜0.5nm

 

• 超广测量范围20nm~2000nm

 

• 在线监控检测实现零碎片率

 

• 实现全程产线自动化检测、大大节约检测时间

 

在N型逐渐超越甚至取代P型的大背景下，TOPCon电池在渗透、效率、产业成熟度、配套协同、P型改造等方面具备优势，且目前行业规模效应显著。美能光伏所提供的“高效TOPCon电池研发解决方案”，致力于帮助用户在研发过程中解决许多技术难关，与客户一起为光伏行业发展贡献力量。