制备高效电池的重要材料是什么元素（高效电池片学习笔记）

资本市场的记忆，有时候是很短暂的。

时间回到2020和2021年之间，还记得当时很多人喊出了异质结元年的口号。

只要是和异质结沾边的公司，哪怕厂房还是个空壳，哪怕设备还没开始招标，只要带上了HJT这个关键词，股价都能一飞冲天。

时隔一年，2021年底开始，Topcon又成了资本市场的宠儿。

最近市场反弹，心情不错，花点时间整理学习一下未来可能的电池片技术。

至于未来市场和工业界选用哪种技术路线，先不盲目下判断。本系列文章以学习和记录为主，由于非专业出身，观点不对的地方欢迎探讨。

现在的资本市场上，不知道Topcon，感觉不好意思和其他人打招呼。

但是，真正有多少人知道Topcon的含义？盲猜不超过20%。

Topcon=Top con？在电池片顶上（top）加个什么缩写是con的材料吗？

当然不是，Topcon的中文译名叫隧穿氧化层钝化接触。T（tunnel）O（oxide）P（passivated），而con（contact）不过也就是接触的缩写。

Topcon也不算是新技术，是2013年由德国的研究机构Fraunhofer提出来的创新性结构。

上面的图（a）是常见的Pert结构的电池片，而右边的图（b）则是Topcon电池片。

两张图的结构很像对不对？其实Topcon就是在Pert的结构上多增加两层结构。

1. （b）图中橙色部分，超薄隧穿氧化硅层，也是Topcon电池片结构的精髓；利用量子隧穿效应，既能让电子顺利通过，又可以阻止空穴的复合。
2. （b）途中红色部分，掺杂多晶硅层，共同形成背面钝化接触效应。

这样做的好处显而易见：提升了开路电压，减少了金属电极和硅之间的界面处载流子复合造成的损失，最终提升了电池的转化效率。

上面粗体字的部分，每个又有不同的制备技术路线，留待下次展开。

相比Topcon，异质结电池的历史更悠久，可以追溯到九十年代。

异质结电池的英文全称是Hetero-Junction with Intrinsic Thin-layer，所以市面上的HJT和HIT都是一回事，只是取了不同的英文缩写而已。

从上图可以看到，如果说Topcon电池可以看成是Pert结构的改良，那么异质结电池和Perc则是完全不同的结构。

本质上来说，异质结电池是一种薄膜太阳能电池。

一个典型的HJT电池是以N型硅片为基底，从内到外分别镀上i型非晶硅薄膜、P型/N型非晶硅薄膜、TCO透明导电膜（表层可能再加镀抗反射膜）。

从结构的对称性上来讲，异质结电池是一种上下对称结构。也正是因为这种对称结构，硅片上下表面受力均匀不易碎裂，可以实现硅片薄片化（从170um减薄至120um）。

生产流程简单化，是异质结的卖点之一。虽然只有四步核心流程，但每一步难度都不小，而且和原有技术没有可继承性。

清洗制绒：基本可以沿用Perc的工艺，形成锯齿形（金字塔形）的表面。

非晶硅镀膜：异质结的核心工艺步骤，制备不同类型的非晶硅薄膜并镀膜，形成钝化效果。

TCO沉积：技术相对成熟，两种技术路线并进（RPD和PVD），用来收集载流子并向电极传输。

丝网印刷：整个流程的最后一步，在正反两面分别制作电极并固化，但这一流程的低温银浆还有门槛和降本空间。

最后总结一下异质结的优点：高转化效率，双面发电，制备流程简化（每步难度增加），硅片薄片化。

当然，设备初始投资金额高、低温银浆、以及透明导电膜中的稀有金属铟（In）能不能适应大规模量产，都是亟待解决的问题。

从短期（最近两年）的商业化量产和降本进度来看，Topcon领先了半个身位。

而从理论转化效率来看，异质结的上限略高。

推动技术进步、推动产业化、最终实现降本，是每一家光伏企业的追求，希望大家都有光明的未来！