交叉指式背接觸（IBC）太陽能電池因其無前電極設(shè)計和雙面鈍化接觸特性，具有高效率潛力。然而，傳統(tǒng)IBC電池制造工藝復雜，涉及多次摻雜和電極圖案化步驟，增加了成本和制造難度。本文提出的SABC技術(shù)通過PVD沉積n型多晶硅層，結(jié)合自對準分離，顯著簡化了工藝流程。

SABC太陽能電池是一種先進的背接觸（BC）太陽能電池技術(shù)，其核心特點是通過自對準技術(shù)實現(xiàn)電池背面的正負電極分離，從而提高電池的效率和性能。

自對準背接觸（SABC）太陽能電池的制造方法

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SABC（自對準背接觸）太陽能電池結(jié)構(gòu)

前表面：

AlOx/SiNx鈍化層：用于減少表面復合，提高光捕獲效率。

n型硅基板：電池的主體材料。

背表面：

第一層隧穿氧化層：位于p型多晶硅（p-poly Si）和硅基板之間，用于鈍化并促進載流子選擇性傳輸。

p型多晶硅層（p-poly Si）：作為發(fā)射極（emitter），與n型多晶硅層形成隧穿結(jié)。

n型多晶硅層（n-poly Si）：覆蓋p型多晶硅發(fā)射極和暴露的硅基板（基極接觸）。通過PVD定向沉積，在溝槽處因陰影效應自動斷開，實現(xiàn)自對準分離。

第二層隧穿氧化：位于p型和n型多晶硅之間，優(yōu)化載流子輸運。

金屬電極：單步印刷的金屬化層，覆蓋所有n型多晶硅區(qū)域（發(fā)射極和基極接觸）。

SABC太陽能電池的制造工藝流程

結(jié)構(gòu)優(yōu)勢：通過自對準技術(shù)，SABC太陽能電池實現(xiàn)了背面正負電極的精確分離，減少了制造步驟，提高了電池效率。

工藝簡化：與傳統(tǒng)TOPCon太陽能電池相比，SABC太陽能電池僅增加了兩個額外的工具（激光消融工具和PVD沉積工具），大大簡化了制造工藝。

全鈍化設(shè)計：通過在正面和背面采用鈍化技術(shù)，顯著減少了表面復合，提高了電池的開路電壓（Voc）和短路電流（Isc）。

單次金屬化：由于n型多晶硅層覆蓋了整個背面，可以使用相同的漿料進行兩種極性的金屬化，進一步簡化了制造步驟。

n型多晶硅鈍化接觸的性能

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PVD n型多晶硅鈍化接觸的iVoc與薄層電阻性能

iVoc與退火溫度的關(guān)系：

在880°C退火時達到最高iVoc（738 mV），但薄層電阻較高（208 Ω/sq）。

低溫（<860°C）導致?lián)诫s激活不足（Rsh升高），高溫（>880°C）引發(fā)隧穿氧化層退化（iVoc下降）。

SIMS分析：磷濃度（Cp=1×1021?cm?3）在所有溫度下相近，但高溫下磷向硅基板擴散加劇，增加俄歇復合。

需平衡鈍化質(zhì)量（iVoc）與導電性（Rsh），可能通過調(diào)整PVD沉積速率或摻雜濃度實現(xiàn)。

p型/n型多晶硅堆疊的鈍化與導電特性

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p型poly-Si/n型poly-Si堆疊結(jié)構(gòu)的性能

iVoc對比：

p型單層iVoc =727 mV（870°C），而p/n堆疊iVoc =715 mV，表明n型層引入輕微鈍化損失。

薄層電阻：

堆疊結(jié)構(gòu)的Rsh = 97 Ω/sq，顯著低于單一n型層（208 Ω/sq），歸因于n型與p型層的并聯(lián)導電。計算值與實測值吻合，驗證隧穿結(jié)的低阻特性。

鈍化損失可能源于n型多晶硅與p型層的界面缺陷，需通過界面氧化層優(yōu)化改善。

溝槽結(jié)構(gòu)與n型多晶硅自對準分離

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溝槽橫截面的SEM圖像

p型多晶硅懸突：

厚度約300 nm，因蝕刻速率差異（p-poly Si < c-Si）殘留于溝槽頂部。

水平方向突出約1–1.5 μm，形成“屋檐”結(jié)構(gòu)，為自對準分離提供陰影遮蔽。

n型多晶硅層（n-poly Si）：

連續(xù)區(qū)域：溝槽底部和平面區(qū)域厚度均勻（120–130 nm）。

分離區(qū)域：在懸突下方逐漸變薄至消失，證實PVD的定向沉積特性。

輔助SiNx層：

僅用于SEM成像對比，厚度約100 nm，清晰區(qū)分多晶硅與c-Si基板。

蝕刻深度：

溝槽深度約1.6 μm，表明各向同性蝕刻對c-Si的去除速率顯著高于p型多晶硅。

利用PVD定向沉積與蝕刻懸突實現(xiàn)了自對準分離，該結(jié)構(gòu)成功規(guī)避了傳統(tǒng)IBC的復雜圖案化步驟，同時為超窄電極間距提供了可能。

通過物理氣相沉積（PVD）技術(shù)實現(xiàn)了n型多晶硅的自對準分離，成功簡化了傳統(tǒng)交叉指式背接觸（IBC）太陽能電池的制造流程。實驗結(jié)果表明，該技術(shù)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)異的鈍化性能（iVoc = 738 mV）和較低的薄層電阻（Rsh = 97 Ω/sq），還通過溝槽結(jié)構(gòu)的自對準分離避免了復雜的光刻工藝，為高效、低成本的IBC電池提供了可行的技術(shù)路徑。

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原文出處：n-type polysilicon by PVD enabling self-aligned back contact solar cells

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