IBC 太陽(yáng)能電池因消除正面金屬化、減少陰影損失和增加光吸收面積，有實(shí)現(xiàn)高效的潛力，但制造復(fù)雜且昂貴。本文運(yùn)用Quokka3 模擬對(duì)IBC 太陽(yáng)能電池展開(kāi)研究，著重關(guān)注前后表面鈍化、薄層電阻等因素對(duì)電池性能的影響。

鈍化對(duì)優(yōu)化IBC 太陽(yáng)能電池性能至關(guān)重要，前表面鈍化減少表面復(fù)合損失，后表面鈍化減少金屬接觸和擴(kuò)散區(qū)域的復(fù)合；摻雜濃度影響電荷傳輸和復(fù)合，優(yōu)化摻雜可提高電池效率；柵線(xiàn)設(shè)計(jì)能降低電阻損失和提高電流收集效率。

模擬方法

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IBC 太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)示意圖

使用Quokka3模擬軟件，以n型硅片為基底構(gòu)建IBC太陽(yáng)能電池模型，研究c-Si體壽命、硅片電阻率、后硼薄層電阻、前后表面鈍化及減反射層等因素對(duì)電池性能的影響，模擬輸出開(kāi)路電壓（Voc）、短路電流密度（Jsc ）、填充因子（FF）和效率（η ）等參數(shù)。

載流子壽命對(duì)電學(xué)參數(shù)的影響

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晶片體壽命對(duì) IBC 太陽(yáng)能電池電氣參數(shù)性能的模擬結(jié)果

隨著n型c-Si體壽命的增加，復(fù)合損失越低，開(kāi)路電壓（Voc）、短路電流密度（Jsc ）、填充因子（FF）以及電池效率（Eff）均呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)。

填充因子（FF）因串聯(lián)電阻降低而改善，效率在5ms時(shí)達(dá)峰值24.64%。

硅片電阻率對(duì)電學(xué)參數(shù)的影響

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IBC 太陽(yáng)能電池電氣參數(shù)性能與晶片電阻率的模擬結(jié)果

電阻率1.2 Ω·cm時(shí)效率最高（24.65%），因平衡了載流子分離（高電阻率）與導(dǎo)電性（低電阻率）。Voc隨電阻率增加而上升（耗盡區(qū)變寬，復(fù)合減少）；Jsc因光吸收增強(qiáng)而提高。

背面硼摻雜層方阻的影響

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IBC 太陽(yáng)能電池模擬的后硼薄層電阻與 FF 和 η 的結(jié)果

Rsh增加，F(xiàn)F從83.89%降至83.77%，效率從24.66%降至24.61%，Voc（707.8mV）和Jsc（41.52mA/cm2）不變。

因Rsh增加使串聯(lián)電阻增大，阻礙電荷收集傳輸，降低FF；Voc取決于材料帶隙和結(jié)內(nèi)建電勢(shì)，Jsc取決于光吸收和量子效率，均不受Rsh直接影響，需優(yōu)化摻雜濃度以平衡導(dǎo)電性與復(fù)合損失。

前表面J0的影響

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IBC 太陽(yáng)能電池前鈍化層模擬的復(fù)合電流密度（J0）結(jié)果

隨著J0增加，Voc、Jsc、FF和Eff均下降。Voc從約 710mV降至685mV左右，Jsc從約41.7mA/cm2降至 40.2 mA/cm2左右，F(xiàn)F從約 84.0% 降至83.4%左右，Eff從約24.80%降至22.94%左右。高J0表明前表面鈍化質(zhì)量差，復(fù)合加劇，導(dǎo)致性能全面退化。

后表面J0的影響

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后表面鈍化復(fù)合電流密度（J0）對(duì)IBC太陽(yáng)能電池性能的影響

后J0增加，各參數(shù)下降。高J0使后表面復(fù)合加劇，準(zhǔn)費(fèi)米能級(jí)分離減小，Voc降低；載流子收集減少，Jsc降低；復(fù)合使 IV 曲線(xiàn)變差，F(xiàn)F 下降；最終 Eff 因參數(shù)惡化而降低。

IBC 太陽(yáng)能電池中，后鈍化質(zhì)量對(duì)電池性能影響顯著，低J0值對(duì)于維持電池的高效運(yùn)行至關(guān)重要。

發(fā)射極覆蓋率與背面硼摻雜的優(yōu)化

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后硼薄層電阻和后硼面積分?jǐn)?shù)對(duì)IBC太陽(yáng)能電池性能的影響

不同優(yōu)化結(jié)構(gòu)的IBC太陽(yáng)能電池性能對(duì)比

當(dāng)后硼薄層電阻為100Ω/Sq、發(fā)射極分?jǐn)?shù)約40%時(shí)，電池性能達(dá)到最優(yōu)。此時(shí)，Voc為719.2mV，Jsc為41.66mA/cm2，F(xiàn)F為84.71%，效率為25.2%。在該點(diǎn)，電池在減少?gòu)?fù)合和保持低接觸電阻之間達(dá)到平衡。

在BC電池結(jié)構(gòu)和工藝方面，通過(guò)精確調(diào)控后硼薄層電阻，能夠優(yōu)化電池內(nèi)部的電荷傳輸和收集效率，減少能量損耗。同時(shí)，前后表面鈍化質(zhì)量與復(fù)合電流密度J0密切相關(guān)，高質(zhì)量的鈍化層能夠有效降低J0，減少表面復(fù)合，對(duì)提升電池的開(kāi)路電壓、短路電流和填充因子起到關(guān)鍵作用。

美能TLM接觸電阻測(cè)試儀

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美能TLM接觸電阻測(cè)試儀所具備接觸電阻率測(cè)試功能，可實(shí)現(xiàn)快速、靈活、精準(zhǔn)檢測(cè)。

靜態(tài)測(cè)試重復(fù)性≤1%，動(dòng)態(tài)測(cè)試重復(fù)性≤3%

線(xiàn)電阻測(cè)量精度可達(dá)5%或0.1Ω/cm

接觸電阻率測(cè)試與線(xiàn)電阻測(cè)試隨意切換

定制多種探測(cè)頭進(jìn)行測(cè)量和分析

美能TLM接觸電阻測(cè)試儀能夠精確測(cè)量電池的接觸電阻，這對(duì)于深入理解IBC太陽(yáng)能電池中電荷傳輸機(jī)制至關(guān)重要。如本研究發(fā)現(xiàn)后硼薄層電阻對(duì)電池性能影響顯著，而接觸電阻是其中關(guān)鍵一環(huán)，借助該測(cè)試儀，可精準(zhǔn)測(cè)定不同工藝條件下的接觸電阻變化，為優(yōu)化電池的電極設(shè)計(jì)和制備工藝提供直接數(shù)據(jù)支持。

原文出處：Improved passivation and antirefection techniques for higherefciency Interdigitated Back Contact (IBC) solar cells

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