P型硅电池效率超过26% 详解德国POLO-IBC技术

前言：德国哈梅林太阳能研究所(ISFH)与汉诺威大学日前宣布研制出了效率达到26.1%的太阳能电池，结果经过ISFH检测中心的认证。ISFH称这是目前世界上效率最高的p型硅太阳能电池，也是欧洲目前效率最高的电池。

该电池采用交错背接触结构(IBC)，正负电极均采用多晶硅氧化层(POLO)技术实现钝化接触。普通双面电极的电池在使用钝化接触(包括HIT在内)时，虽然提高了钝化效果和电压，但由于钝化层对光的吸收，电流有所损失，因此将钝化接触用在正面无遮挡的背接触设计中就成为了一个两全齐美的解决方案。日本钟化公司正是采用异质结背接触技术取得了目前单晶硅电池的世界最高效率。此次ISFH效率达到26.1%效率的电池采用了FZ法的p型单晶硅片，电池面积4cm2，开路电压726.6mV，短路电流密度42.6 mA/cm2，填充因子84.3%。

ISFH的Rolf Brendel教授表示，“我们的研究表明n型硅，硼扩散和非晶硅都不是高效太阳能电池的必要因素，提高太阳能电池效率还有其他的技术路径。”

下面就让我们看一下ISFH的POLO-IBC工艺，记住这里的图例，一会儿可能还要回来看。

首先使用热生长在硅片两面得到2.2nm氧化层，LPCVD沉积本征多晶硅

使用硼离子注入将背面的多晶硅掺杂为p型

背面使用光刻技术开孔，留光刻胶作为阻隔层，两面离子注入进行磷掺杂，背面得到交错的p和n掺杂区域

高温退火，在这一步中，正反两面的钝化薄层氧化硅厚度减少，局部形成微孔，而这也是POLO技术的核心，通过微孔(主导)和隧穿共同实现电流的导通，POLO技术可以看作是纳米尺度的背面局部接触(PERC)。同时在这一步工艺中，两面生长氧化层，正面掺杂的多晶硅对硅片起到吸杂(Gettering)的效果

去除正面氧化层，再使用光刻技术对背面氧化层开孔

使用KOH刻蚀，正面制绒，背面断开掺杂区域的衔接

ALD生长20nm的AlOx用作钝化，正面再用PECVD覆盖SiNy/SiOz的减反射层，背面只覆盖SiOz

再次使用光刻对金属接触区域开孔

背面蒸镀铝电极，然后溅射氧化硅

最后使用化学法除去分隔沟中的金属，完成被电极的分离。

整套工艺可以说还是相对复杂，并且使用了多次光刻和需对准的工艺。ISFH的技术人员也了解这一问题，目前正研究如何使用激光技术替换掉光刻。