高效IBC光伏电池技术何时“飞入寻常百姓家”？

在电学方面，和常规电池相比，IBC电池的性能受前表面的影响更大，因为大部分的光生载流子在入射面产生，而这些载流子需要从前表面流动到电池背面直到接触电极，因此，需要更好的表面钝化来减少载流子的复合。

为了降低载流子的复合，需要对电池表面进行钝化，表面钝化可以降低表面态密度，通常有化学钝化和场钝化的方式。化学钝化中应用较多的是氢钝化，比如SiNx薄膜中的H键，在热的作用下进入硅中，中和表面的悬挂键，钝化缺陷。

场钝化是利用薄膜中的固定正电荷或负电荷对少数载流子的屏蔽作用，比如带正电的SiNx薄膜，会吸引带负电的电子到达界面，在N型硅中，少数载流子是空穴，薄膜中的正电荷对空穴具有排斥作用，从而阻止了空穴到达表面而被复合。

因此，带正电的薄膜如SiNx较适合用于IBC电池的N型硅前表面的钝化。而对于电池背表面，由于同时有P，N两种扩散，理想的钝化膜则是能同时钝化P，N两种扩散界面，二氧化硅是一个较理想的选择。如果背面Emitter/P+硅占的比例较大，带负电的薄膜如AlOx也是一个不错的选择。

2.3 金属化接触和栅线

IBC电池的栅线都在背面，不需要考虑遮光，所以可以更加灵活地设计栅线，降低串联电阻。但是，由于IBC电池的正表面没有金属栅线的遮挡，电流密度较大，在背面的接触和栅线上的外部串联电阻损失也较大。金属接触区的复合通常都较大，所以在一定范围内(接触电阻损失足够小)接触区的比例越小，复合就越少，从而导致Voc越高。

因此，IBC电池的金属化之前一般要涉及到打开接触孔/线的步骤。另外，N和P的接触孔区需要与各自的扩散区对准，否则会造成电池漏电失效。与形成交替相间的扩散区的方法相同，可以通过丝网印刷刻蚀浆料、湿法刻蚀或者激光等方法来将接触区的钝化膜去除，形成接触区。

另外，蒸镀和电镀也被应用于高效电池的金属化。ANU的24.4%的IBC电池即采用蒸镀Al的方法来形成金属接触。而SunPower更是采用电镀Cu来形成电极。由于金属浆料一般含有贵金属银，不但成本高，且银的自然资源远不如其他金属丰富，虽然目前还不至于成为太阳电池产业发展的瓶颈，但寻找更低廉、性能更优异的金属化手段也是太阳电池的一大研究热点。

3.HJ-IBC电池的发展

采用IBC与HJ技术结合的HIBC技术可以使电池效率进一步提升，其结构如图4所示，在硅片表面同时采用本征的非晶硅进行表面钝化，在背面分别采用N型和P型的非晶硅薄膜形成异质结。其优点是利用非晶硅优越的表面钝化性能，并结合IBC结构没有金属遮挡的结构优点，采用相同的器件结构，日本松下和夏普公司目前取得了25.6%和25.1%的电池效率，这将成为未来IBC电池的重要方向。

图4 IBC-HJ电池截面示意图

4.IBC电池发展的展望

高效率是IBC电池最大的特点，也是研究者们追求的最大目标。目前多家科研单位已经分别实现了23%的高效IBC电池的制备，并且将开路电压提升到700mV以上，有效降低了电池的温度系数，使得IBC电池与常规电池相比具有更加优越的实际发电能力。但是，目前IBC电池使用的N型硅片成本较高，电池制备过程中需要多步掺杂等复杂的工艺，使得其制造成本较高，制约了IBC电池的大规模应用。

IBC电池技术门槛高，成本和售价高，2014年仅有美国SunPower公司持有1.2GW的IBC电池年产能，包括年产能100MW的第三代高效IBC电池生产线。但随着中国一线光伏制造商如天合光能的进入，以及新型工艺和新型材料的开发，IBC电池将沿着提高电池转换效率，降低电池制造成本的方向，继续向前发展。我们预测，IBC太阳电池的商业化应用和推广，有着广泛的前景。