知情郎·眼｜侃透天下专利事儿
光伏N型TOPCon电池火了！
感觉举国光伏路线都玩出花了！
据说，TOPCon成品报价已逼近主流PERC系列电池价格。
8月8日，N型TOPCon技术路线代表中来股份首次对外公示了其电池的价格。
其中，单晶N型TOPCon电池182双面，报价为1．40元／瓦；单晶N型TOPCon电池210双面为1．41元／瓦。
从电池片的最新价格来看，中来股份的单价仅比市场主流的PERC电池高1．1－1．4毛钱。
当然，人家只是报价，未必会大规模接单。
如果，中来股份对外市场报价如其所言能做到规模量产，那么，TOPCon光伏太阳能电池技术已无限逼近成熟路线了。
二级市场也很给脸，TOPCon概念股今日领涨。
涨涨涨！
另外，国内太阳能电池技术发展如火如荼，美国人也坐不住了。
日前，美国参议院通过史上最大气候法案，此次法案规模高达3690亿美元，内容主要涉及五大方面，其中颇受市场重视的是法案的第二部分，重点覆盖清洁能源制造业，包括太阳能电池板、风力涡轮机、电池、电动汽车、氢气生产以及关键矿物在内的众多细分。
多年前，美国人就指责中国光伏产业获得政府的巨额补贴，通过不正当竞争主导了全球太阳能产业发展，直接导致了美国太阳能产业被“压垮”。
这次，美国人也学中国，大规模补贴行业，目标是尽可能建立一个完整的美国国内的太阳能供应链，生产100％的美国制造太阳能板。
美国政客翻来覆去炒冷饭喊口号，不允许中国人继续主导太阳能产业。
知情郎感同身受，因为很多咨询行业的业务也是炒冷饭整合信息，含金量很有限。
手里没点真技术的可怜手艺人啊，同病相怜！
有产品说产品，没事天天扯后台干爹，干啥呦！中国光伏太阳能产品确实物美价廉，卖遍全球，这你得认啊！
另外，要插句，很多光伏技术源头其实来自美国，TOPCon 技术实际也是欧美人开发并完善的，但是，在大规模产业化这块，中国远胜欧美。
01TOPCon技术路线发展史
之前，知情郎写过光伏太阳能电池HJT路线、钙钛矿技术路线文章，今天，得把TOPCon路线补全，算是齐活了！
TOPCon，全称为，隧穿氧化层钝化接触太阳能电池（Tunnel Oxide Passivated Contact solar cell TOPcon）。
技术名字够长的。
这个技术可大幅度提升N型电池VOC和转换效率。
人家的工作原理是，高质量的超薄氧化硅和重掺杂多晶硅的叠层结构，对全背表面实现了高效钝化，同时载流子选择性地被收集，具有制备工艺简单、使用N型硅片无光致衰减问题和与传统高温烧结技术相兼容等优点。
TOPCon技术概念最早由德国 Frauhofer 研究所于 2013 年提出，并于2015年研发出效率达到 25．1％的新一代 TOPCon 电池。
2017 年美国乔治亚理工学院对TOPCon 电池的电性能模拟研究将其电池效率进一步提高到了25．7％，同年德国 Frauhofer 研究所的 Armin Richter 团队在P 型FZ（区熔）硅片上首次应用了 TOPCon 技术并达到 24．2％的电池效率；
理论计算，钝化接触太阳能电池的潜在效率28．7％，最接近晶体硅太阳能电池理论极限效率29．43％，远高于PERC的24．5％。
当下看，代表未来光伏太阳能电池趋势的N型电池技术主要包括TOPCon与HJT。
HJT电池理论效率高于TOPCon电池，但TOPCon电池优势在于产线与当前主流PERC电池产线部分兼容，新增投资远远低于HJT电池生产线。
TOPCon与HJT技术两种技术路线主要特点相比，TOPCon光致衰减首年1．5％、以后1．5％高于HJT零PID、零LID，光电转换率23．5－24％与24％相近，但TOPCon在理论光电转换效率28．7％及烧结温度高皆优于HJT的27．5％和烧结温度低、需使用成本更高的低温银浆。
目前TOPCon主流电池量产效率约23．7－23．8％，部分电池厂商已实现24．0％＋。
2021 年隆基绿能在单晶硅片商业化尺寸 TOPCon 电池效率上首次突破25％，N型TOPCon转换效率达到了25．21％，2022 年晶科能源自主研发的182 N型高效单晶硅电池最高效率达到了25．7％。
不得不赞叹，中国厂商在光伏商业化这块，比欧美人更果敢！投入也更大！
02工艺难点是钝化接触结构
TOPCon电池的制备工序包括清洗制绒、正面硼扩散、刻蚀去硼硅玻璃（BSG）和背结、氧化层钝化接触制备、正面氧化铝／氮化硅沉积、背面氮化硅沉积、丝网印刷、烧结和测试。
其中，氧化层钝化接触制备为TOPCon在PERC的基础上增加的工序，也是TOPCon的核心工序。
直白点说，工序难点就是如何实现钝化接触结构！
TOPCon电池有四种工艺流程可实现钝化接触结构，分别是：
LPCVD制备多晶硅膜结合传统的全扩散工艺；
LPCVD制备多晶硅膜结合扩硼及离子注入磷工艺；
PECVD制备多晶硅膜并原位掺杂工艺；
PVD制备多晶硅膜并原位掺杂工艺。
从目前行业披露的资料来看，当下主流工艺LPCVD技术路线，原因是简单成本低，可工业化。
LPCVD 技术路线全称“低压化学气相沉积法”，是各技术路线中被最广为接受，也是唯一规模商业化的技术。
方法一：本征＋扩磷。LPCVD制备多晶硅膜结合传统的全扩散工艺，工艺成熟且耗时短，120min生成120－150nm的非晶硅层，大概15nm／min，良率较高、生产效率高，已实现规模化量产，不足是绕镀和成膜速度慢。这项技术是目前TOPCon厂商布局的主流路线，主要是晶科能源和天合光能。
方法二：直接掺杂。LPCVD 制备多晶硅膜结合扩硼及离子注入磷工艺。离子注入技术是单面工艺，掺杂离子无需绕度，但扩硼工艺要比扩磷工艺难度大，成膜时间 240min 左右，是本征的2 倍，需要更多的扩散炉和两倍的 LPCVD 导致投资成本高，沉积完之后进行退火激活，与本征相比良率差一些，转化效率要高一些，主要布局的是隆基股份。
03敢公开报价的中来股份进展如何
在行研调研中，中来股份披露了自身TOPCon电池业务进展度。
公司表示，TOPCon电池的主要优势在于单位设备投资额相对较低、电池效率提升空间大、规模越大非硅成本越低。公司有IBC技术且有过小批量出货，但是成本比较高，所以公司决定将TOPCon和IBC结合研究TBC技术，目前已取得一些进展。公司规划的电池技术路线是TOPCon1．0－TOPCon2．0－TOPCon3．0－TBC－钙钛矿叠层，公司一直坚持的目标就是研发可量产的技术，实现低成本需求。
TOPCon电池银浆耗量方面，一方面公司通过栅线设置提升浆料印刷能力来降低银耗，另一方面通过寻找银浆替代品减少银耗。
公司从刚布局时的160mg／片降到130mg／片，预计后续可以降到100mg／片，明年的目标是60－70mg。未来TOPCon3．0技术投入使用，非硅成本有望做到与PERC基本持平。
公司TOPCon产能目前布局在泰州和山西太原，泰州有TOPCon1．0技术产能和2．0技术产能，山西太原有2．0技术产能，关于非硅成本方面，泰州TOPCon1．0产能为老产能，非硅成本相对偏高，约比泰州TOPCon2．0产能高5分／W以上，泰州TOPCon2．0产能为新建的1．5GW产线，因规模有限，非硅成本约比PERC高5－7分／W；山西项目一期首批4GW也是使用的TOPCon2．0技术，目前该项目正处于爬坡阶段，尚未有具体数据，对于该产线非硅成本目标约比PERC高3－5分／W。公司希望TOPCon3．0技术研发成功后，可以实现非硅成本与PERC基本持平。
04从专利维度看TOPCon电池
国内厂商这2年疯狂加大对 TOPCon 技术的布局，所以专利申请量猛增。
在德高行全球专利数据库中，以TOPCon、钝化接触结构等关键词检索，国内专利申请人排名如下：
排名第一的泰州中来光电科技有限公司是中来股份（300393）在泰州市姜堰区设立的全资子公司，成立于2016年2月，致力于N型单晶硅双面高效太阳能电池的研发及制造。
最新公开的5件专利（围绕TOPCon制备、钝化接触结构实现）
05分享钝化接触结构行业标志性专利
背景技术与解决的现实问题
TOPCon电池结构是一种新型、高效的钝化接触电池结构，其核心结构为1～2nm的隧穿氧化硅叠加一定厚度的重磷或者硼原子掺杂多晶硅的膜层结构。
其中，双面TOPCon电池的正背面均印刷细栅型图案化电极，背面电极的实现方式一般为印刷浆料并高温烧结的方式。
然而，浆料在高温烧结时会烧穿电池表面的常用钝化层（如氮化硅膜）并破坏重掺杂多晶硅层，而当重掺杂多晶硅较薄时，浆料会烧穿多晶硅和隧穿氧化硅直接与硅衬底接触，这会极大增加印刷电极区域的金属复合，从而导致印刷电极区域的钝化性能下降，进而导致电池的开路电压降低，同时还会导致其接触电阻率的增加，从而导致电池的串联电阻增加和填充因子的降低，进而降低电池效率。
而增加重掺杂多晶硅的厚度可以有效的降低浆料在高温烧结时烧穿重掺杂多晶硅的几率，同时掺杂浓度越高可以进一步抑制金属复合并对减小接触电阻有促进作用。因此，印刷电极区域需要更厚、掺杂浓度更高的多晶硅层。
而非印刷电极区域对多晶硅的要求有所不用，原因在于掺杂多晶硅对长波段光存在自由载流子吸收损失；非印刷区域的多晶硅厚度越大、掺杂浓度越高，自由载流子吸收损失越大，短路电流损失就越大，导致电池效率降低。
因此，为满足钝化性能需求、并提高电池效率，印刷电极区域需要更厚、掺杂浓度更高的多晶硅层，同时非印刷电极区域的多晶硅需要尽可能的薄同时掺杂浓度低。因此，面对如何实现TOPCon钝化接触电池结构的印刷电极区域沉积较厚的高掺杂多晶硅，而非印刷电极区域沉积较薄的轻掺杂多晶硅厚度这一技术难题，现有技术提出了如下方法：
如常州天合光能有限公司提供了公开号为CN106449800A的一种选择性多晶硅薄膜的钝化接触结构及其制备方法；其特点在于先整面沉积较厚的掺杂多晶硅层，然后在拟印刷电极区域覆盖一层掩膜，然后通过化学刻蚀的方式将无掩膜区域的多晶硅厚度减薄。该方法的缺点在于：1．步骤复杂，需要印刷掩膜同时还要增加湿法刻蚀步骤；2．通过化学刻蚀的方法，拟印刷电极区域和非印刷电极区域的多晶硅掺杂浓度相同，无法通过此法实现掺杂浓度的差异化。
又如三江学院提供了公开号为CN112736159 A的一种选择性多晶硅厚度与掺杂浓度电池结构的制备方法；其特点在于先使用PECVD（Plasma Enhanced Chemical VaporDeposition，等离子体增强化学的气相沉积）法沉积一层厚度较薄，掺杂剂量较低的非晶硅薄膜，然后采用掩膜版盖在非晶硅薄膜上，掩膜版镂空区域与拟印刷电极区域重合，采用PECVD法继续在掩膜版镂空区域沉积一层较厚的非晶硅薄膜，然后整体高温退火，使非晶硅转变成多晶硅。该方法的缺点在于：
1． PECVD法制备原位掺杂的非晶硅膜时，非晶硅膜的厚度增加容易导致爆膜效应，进而导致其钝化性能急剧变差，且爆膜处的多晶硅易脱落，也即，PECVD方法不适合沉积较厚的非晶硅；
2． 需添加掩膜版同时，还需将掩膜版固定在电池片的对应位置，工序繁琐；
3． 在采用掩膜版盖住非晶硅薄膜再次沉积非晶硅时，当掩膜版与电池片贴合不紧密时，采用PECVD法二次沉积的非晶硅的沉积范围会明显大于镂空区域范围，掩膜精准性较差；
4．PECVD法制备原位掺杂非晶硅无法避免非晶硅膜绕镀的产生，还需要额外的去绕镀工序。
发明内容
本发明的目的之一在于克服现有技术的不足，提供一种钝化接触结构的制备方法，该制备方法不仅能制得具有选择性厚度和掺杂浓度的多晶硅的钝化接触结构，还能使该钝化接触结构的制备更方便、更精准、更高效。
本发明的目的之二在于克服现有技术的不足，提供一种钝化接触结构在太阳能电池中的应用方法，也即将上述制备方法所制得的具有选择性厚度和掺杂浓度的多晶硅的钝化接触结构进一步制备成太阳能电池，以同时实现开路电压、填充因子和短路电流的提升，进而提升电池效率。
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