TOPCon技術通過超薄SiO?和磷摻雜多晶硅（n?-poly-Si）層實現載流子選擇性傳輸，理論效率可達28.7%。然而，poly-Si層厚度存在矛盾：過厚層（>100 nm）增加寄生吸收損失，過薄層（<50 nm）則無法抵抗銀漿腐蝕，導致金屬化接觸失效。本文通過美能在線Poly膜厚測試儀對poly-Si層膜厚的測量制備30–100 nm厚度梯度的n?-poly-Si層，系統研究厚度對接觸電阻率（ρc）、復合電流密度（J?,metal）及電池效率的影響，為工業化薄層化工藝提供依據。

n-TOPCon制備工藝

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采用n型Cz-Si晶圓（330.15 cm2），經堿液制絨后，通過LPCVD沉積1.6±0.2 nm SiO?層和30~100 nm本征非晶硅（a-Si）層。a-Si層在850°C下結晶為poly-Si，并原位摻磷（POCl?/O?/N?氣氛）。隨后用5% HF溶液去除磷硅酸鹽玻璃（PSG），通過電化學電容-電壓（ECV）剖面分析確定摻雜濃度。最后，采用絲網印刷技術在H型柵格上印刷Ag漿料，經730°C燒結形成金屬接觸。(a) n-TOPCon太陽能電池結構示意圖(b) 四探針方阻測試儀原理圖

poly-Si層厚度對鈍化性能影響

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不同厚度n?-poly-Si/SiO?層的ECV濃度分布（a）及方阻（b）

不同厚度n?-poly-Si層的ECV剖面顯示，表面濃度均高于5×102? atoms/cm3，但總摻雜量隨厚度增加而上升。當厚度從100 nm降至30 nm時，方阻（R□）從45 Ω/□增至57 Ω/□，表明薄層總摻雜量不足導致電阻升高。

電池的J?（a）和PL強度（b）

J?值隨厚度變化較小（約0.5 fA/cm2），但30 nm時因磷擴散深度較淺（~15~20 nm），奧格復合增強，J?略高于100 nm樣品。光致發光（PL）測試表明，30 nm層仍能有效鈍化，印證SiO?層的場效應鈍化作用。

金屬接觸復合機制

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不同厚度n?-poly-Si層的J?,measured與金屬化比例關系：(a) 30 nm, (b) 50 nm, (c) 70 nm, (d) 100 nm；(e) J?,metal隨厚度變化

J?,metal隨poly-Si層減薄顯著增加：70~30 nm時，J?,metal從304 fA/cm2升至545 fA/cm2。

Ag/poly-Si界面截面SEM圖：(a) Ag柵線與n?-poly-Si接觸界面；(b) Ag塊狀結構與非均勻界面；(c) poly-Si表面白色Ag析出顆粒

SEM分析顯示，Ag漿料腐蝕導致薄poly-Si層（<70 nm）界面不均勻，局部區域被穿透，Ag顆粒沉淀加劇復合。厚層（100 nm）因摻雜濃度高且抗腐蝕能力強，J?,metal最低（26 fA/cm2）。

太陽能電池接觸電阻率（ρc）隨poly-Si厚度變化

此外，ρc隨厚度增加先降后升，70 nm時達最優值（3.9 Ω·cm2），表明厚度需平衡摻雜濃度與Ag腐蝕深度。

I-V 參數優化

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n-TOPCon太陽能電池的I-V參數

70 nm 厚層電池實現了 25.47% 的轉換效率，Voc 為 723.5 mV，Jsc 為 42.01 mA/cm2，FF 達 83.8%。盡管 J?,metal（304 fA/cm2）高于 100 nm 層，但電流增益補償了 Voc 損失。值得注意的是，厚度小于 40 nm 時，Jsc 未因寄生吸收降低而提升，反而因 Ag 腐蝕導致光生電子收集效率下降。

光學與量子效率對比

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(a) 70 nm與100 nm樣品的量子效率（IQE，實線）和光學反射（虛線）；(b) 電流損失機制分析

70 nm 厚層的內部量子效率在 < 550 nm短波長處顯著高于 100 nm 層，歸因于低總磷摻雜濃度減少了藍光吸收。同時，薄層的近紅外寄生吸收損失降低，使 Jsc 增加 0.14 mA/cm2，但需平衡前表面織構損傷導致的反射率增加。本文研究了n+poly-Si層厚度對n-TOPCon太陽能電池金屬化接觸性能的影響。結果表明，n+poly-Si層厚度對J?值影響較小，但對J?,metal值和接觸電阻率有顯著影響。最佳的poly-Si層厚度為70 nm，可以在保持低J0,metal值的同時，實現低接觸電阻率，從而提高電池轉換效率至25.65%。該優化工藝可在光伏行業中廣泛應用，以減少加工時間和降低成本。

美能在線膜厚測試儀

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采用微納米薄膜光學測量技術，能夠實現超廣測量范圍20nm-2000nm和0.5nm超高重復性精度，可對樣品進行快速、自動的5點同步掃描。

Poly膜厚測試范圍20nm-2000nm

快速、自動的5點同步掃描

非接觸、無損測量，零碎片率

24小時自動且不停線校準，保證生產效率