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N型TOPCon电池标准化研究

近年来，随着光伏电池新技术、新工艺、新结构的开发利用，光伏电池产业发展迅速。 作为支撑新能源和智能电网发展的关键技术，n型电池已成为全球产业发展的热点。

由于n型隧穿氧化层钝化接触光伏电池（以下简称“n型TOPCon电池”）与常规光伏电池相比具有显着提高效率的性能优势，随着成本可控和成熟设备改造的增加， n型TOPCon电池 国内产能进一步扩大已成为高效光伏电池的主要发展方向。

n型TOPCon电池的标准化工作面临着无法覆盖现行标准、需要提高标准适用性等问题。 本文将对n型TOPCon电池的标准化进行研究分析，并提出标准化建议。

n型TOPCon电池技术发展现状

常规光伏电池采用的p型硅基材料结构为n+pp+，受光面为n+面，采用磷扩散形成发射极。

n型硅基材料的同质结光伏电池结构主要有两种，一种是n+np+，一种是p+nn+。

与 p 型硅相比，n 型硅具有更好的少数载流子寿命、更低的衰减和更高的效率潜力。

采用n型硅制成的n型双面电池具有效率高、弱光响应好、温度系数低、双面发电多等优点。

随着行业对光伏电池光电转换效率要求的不断提高，TOPCon、HJT、IBC等n型高效光伏电池将逐步占领未来市场。

根据2021国际光伏路线图（ITRPV）全球光伏产业技术和市场预测，n型电池代表了国内外光伏电池未来的技术和市场发展方向。

在三种n型电池的技术路线中，n型TOPCon电池凭借现有设备利用率高、转换效率高等优势，成为产业化规模最大的技术路线。

目前业界n型TOPCon电池普遍采用LPCVD（低压气相化学沉积）技术制备，工序多，效率和良率受限，设备依赖进口。 它需要改进。 n型TOPCon电池的规模化生产面临制造成本高、工艺复杂、成品率低、转换效率不足等技术难点。

业界为改进n型TOPCon电池的技术做了很多尝试。 其中，原位掺杂多晶硅层技术应用于隧道氧化层和掺杂多晶硅（n+-polySi）层的单工艺沉积，无需包覆镀层；

n型TOPCon电池金属电极采用铝浆银浆混合新技术制备，降低了成本，提高了接触电阻； 采用正面选择性发射极结构和背面多层隧穿钝化接触结构技术。

这些技术升级和工艺优化，为n型TOPCon电池的产业化做出了一定的贡献。

n型TOPCon电池标准化研究

n型TOPCon电池与常规p型光伏电池在技术上存在一些差异，市场上对光伏电池的判断是基于目前常规的电池标准，对n型光伏电池没有明确的标准要求.

n型TOPCon电池具有低衰减、低温度系数、高效率、高双面系数、高开启电压等特点，在标准上与常规光伏电池不同。

本节将从n型TOPCon电池标准指标的测定开始， 围绕曲率、电极抗拉强度、可靠性、初始光致衰减性能等进行相应验证，并对验证结果进行讨论。

标准指标的测定

常规光伏电池依据产品标准GB/T29195-2012《地面用晶体硅太阳能电池通用技术条件》，对光伏电池的特性参数有明确要求。

根据GB/T29195-2012的要求，结合n型TOPCon电池的技术特点，逐项进行分析。

见表1，n型TOPCon电池在尺寸和外观上与常规电池基本相同；

表1 n型TOPCon电池与GB/T29195-2012要求对比

在电性能参数和温度系数方面，按照IEC60904-1和IEC61853-2进行测试，测试方法与常规电池一致； 对机械性能的要求在弯曲度和电极抗拉强度方面与常规电池不同。

此外，根据产品的实际应用环境，增加了湿热试验作为可靠性要求。

基于以上分析，进行实验验证n型TOPCon电池的力学性能和可靠性。

选用同一技术路线的不同厂家的光伏电池产品作为实验样品。 样品由台州中来光电科技有限公司提供。

实验在第三方实验室和企业实验室进行，对弯曲度和电极抗拉强度、热循环试验和湿热试验、初始光致衰减性能等参数进行了测试和验证。

光伏电池机械性能验证

n型TOPCon电池力学性能中的弯曲度和电极抗拉强度直接在电池片上进行测试，测试方法验证如下。

01

弯曲试验验证

曲率是指被测样品的中面中心点与中面参考平面之间的偏差。 通过测试光伏电池的弯曲变形，是评价电池在受力作用下的平整度的重要指标。

其主要测试方法是使用低压位移指示器测量晶圆中心到参考平面的距离。

中来光电和西安国电分别提供了20块M10规格的n型TOPCon电池。 表面平整度优于0.01mm，电池曲率采用分辨率优于0.01mm的量具进行测试。

电池弯曲试验按GB/T4.2.1-29195中2012的规定进行。

测试结果如表2所示。

表2 n型TOPCon电池的弯曲测试结果

中来和西安电投的企业内控标准均要求弯曲度不高于0.1mm。 根据抽样检测结果分析，中来光电和西安电投的平均弯曲度分别为0.056mm和0.053mm。 最大值分别为 0.08mm 和 0.10mm。

根据试验验证结果，提出n型TOPCon电池曲率不高于0.1mm的要求。

02

电极抗拉强度试验验证

金属带通过焊接连接到光伏电池的栅线以传导电流。 焊带与电极连接要稳固，尽量减少接触电阻，保证电流传导效率。

为此，电池板栅线上的电极抗拉强度测试可以评价电池的电极可焊性和焊接质量，是光伏电池电机粘附强度常用的测试方法。

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