Aaron PV
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/ 效率分析案例-TOPCon 24.8 认证效率 /
关键结论：
TOPCon电池效率损失主要来自：
前表面B扩发射区复合，金半接触复合损失（LECO提效机理） 背表面poly-Si红外寄生吸收损失，薄poly方向
实验条件：
电池片：以2021年JinKo 163.75x163.75 mm尺寸TOPCon电池片效率24.79%（ISFH-CalTeC认证）为例，做效率分析
电池片工艺流程
分析角度：光学表征、电学表征、3D模拟
分析工具：QE、WCT120、Suns-Voc、TLM、LIS-R3
模拟软件：Quokka3，EDNA2、Ray-tracing
结果&讨论
复合分析
监控制程过程的复合情况
- 钝化区域 vs 金属接触区域 少子寿命 SRH复合 vs 俄歇复合
样品：
高阻片10 n型硅片 硼扩钝化样品制备：制绒→双面硼扩→Al2O3/SiNx叠层双面钝化膜 POLO钝化样品制备：制绒→HF/HNO3双面抛光→POLO（SiOx/Poly-Si)双面对称膜层→双面SiNx Ag/Al浆接触导致的损失样品制备：双面制绒→单面印刷Ag/Al浆（印刷面积比例0-37%） 量仪：WCT120、LIS-R3
体复合 钝化区复合 金属进出区复合 印刷区面积占比
结果：
前表面钝化区域 ~ 6.2 背表面钝化区域 ~ 3.2 Ag/Al浆接触区域复合 ~720
串阻 Series Resistance
量仪：TLM、Suns-Voc 前表面接触电阻率 ~ 2.2 背表面接触电阻率 ~ 1.0 pFF ~ 84.96% Rs ~ 0.2
电池模拟
Optical path-length enhancement factor 光路增强因子Z
- 前表面反射拟合因子 - 电池积分效率 - 硅的吸收系数 Quokka3 模拟了 99.7%的长波和99.98%的短波
长波段800-1100nm，Z因子大幅降低，来源于背表面的寄生吸收
光学损失分析 Optical loss analysis
体和背面寄生吸收损失 1.8 ，poly-Si影响 红外波段透视和反射损失 1.4 前表面遮光损失 1.2 前表面非遮光区域反射损失 0.2 前表面膜层寄生吸收损失 0.4
Feldmann等研究结果，150nm厚度poly-Si、掺杂浓度 ， 膜层寄生吸收导致的电流密度损失~0.5 .
薄poly-Si可以降低红外寄生吸收 需要同步优化背面Ag接触，保证低和低接触电阻率
红外透射&反射，受背面绒面形貌及背膜层结构影响较大
PV Lighthouse Ray tracing模拟器作为分析工具 背反射器SiOx/Ag结构可以提升短路密度 ~0.3 背面微金字塔结构，对电流密度增益有正向作用
前表面遮光损失
窄线宽 36μm→ 20 μm
电学损失 Electrical loss analysis
FELA(Free Energy Loss Analysis)方法分析，基于复合速率和准费米能级体积分做分析
前表面功率损失（硼扩相关），~1.19 前表面金半接触损失，0.42 硼扩发射区空穴横向传输损失 0.39 前表面钝化区域功率损失 0.24 前表面接触电阻损失 0.14 体复合功率损失，~ 0.38 硅体本征及SRH复合损失 0.17 体载流子传输损失 ~0.11 背表面功率损失（n+ poly-Si相关）~0.27
硼扩优化，模拟软件 EDNA 2，硼扩区 6.2 fA/cm2复合电流密度构成
表面复合 2 俄歇复合 4.2 ，可通过轻掺杂改善
参考资料：
Detailed loss analysis of 24.8% large-area screen-printed n-type solar cell with polysilicon passivating contact https://doi.org/10.1016/j.xcrp.2021.100603
