以下是發言實錄（未經細調）：

　　在做報告之前我先介紹一下微電研究所關于新型高效電池的一些研究。我們現在主要是做異質結電池，是我們用到自己生產的設備，另外一個是背接觸電池(IBC)，我們研究了將近五年的時間，我們自己不能做大面積，只能做小面積，把重點放在核心工藝和基本物理過程的研究上，我們自測的效率達到20%。我們把異質結和背接觸結合，在2012年9月份的時候就做出異質結-背接觸(HJ-IBC)電池，到2015年3月份的時候開路電壓得到極大的突破。我們這些研究主要是面向未來的高效電池做一些產業化的技術研究和儲備。

　　同時我們也發現，通過高效電池的研究，一些關鍵技術儲備起來，人才團隊也建立起來了，而且很多技術，基本上經過五年的研究，對背接觸(IBC)和異質結背接觸高效電池的全套的核心工藝基本都掌握了，對他的物理機制，特別是物理機制這方面有深入的了解。這是我們做的一些背接觸電池的照片，比如3cm×3cm，4cm×4cm，2cm×2cm等等，還有異質結太陽能電池的照片。把背接觸IBC技術和異質結HJ這兩種技術結合就是異質結背接觸電池技術，這樣未來的三代技術都有了。這是我們做的背接觸電池的一個仿真，比如前表面場的影響，實際上如果表現負荷非常小，開壓也做的非常高，但是他的短路電流比較低，但是效率也能夠達到20.78%，經過優化效率還可以再往上上。這是我們背接觸的一個流程等等。

　　這是我們正在做的高效電池研究的情況。現在針對這次報告的要求，做一個詳細關于高效PERC晶體硅電池的介紹，我們知道PERC電池得到了產業界的極大關注，是未來幾年的主打產品。它的主要特點是在光的應用上特別充分，效率得到了提升的主要原因是來自于背面鈍化的改善，以及來自于背面鈍化膜光的反射，這樣效率得到了整體的提高。到2013年-2014年PERC電池已經有許多設備商、制造商和研究機構介入到這里。像史密德他們已經把設備賣到了中國，效率能夠做到20.8%；做三氧化二鋁的設備，賣給臺灣的廠商。

　　在研究領域，我統計了一下，真正的目前研究主要還是集中在幾個實力比較強的企業在做，比如像中電、天合、阿特斯；但是我們大部分的小公司，是沒有能力做這樣的研究的。但是在中國高校和研究所里統計，幾乎沒有人做高效PERC晶體硅方面的研究工作；這方面的主要研究也就是科學院的若干個所在做，主要是這些研究跟產業化技術相關，因此很難拿到經費。因為這個地方我也呼吁一下，科技部把給研究所和高校科研經費的口子基本上都關死掉了，目前的研究經費基本上都是來自于國家自然科學基金，而國家自然科學基金錢是遠遠不夠的，最太少。但國外的研究機構還是做的非常好的，德國的ISFH能夠做到21.2%，而且可量產型的工業化的技術，我覺得都是非常可取。

　　在這個領域里德國Manz，發展了一套技術，在硅片背面進行了拋光，拋光以后進行了三氧化二鋁和氮化硅的復合鈍化，這樣就能更好的反射光和更好的鈍化。但是實際上除了這兩個方面以外，金屬化是非常重要的，他用到了幾種激光燒結的技術，平常我們要用的激光，要么是1064納米的，要么是532納米的激光器，但是這種激光器我們國內包括跟一些廠家合作的時候，往往用激光打出來的點不均勻，造成歐姆接觸不好，復合比較大。就是個部位實際上主要是高斯光束形成的，光的分布有一個光強的分布，半峰寬分布這么寬的激光光打在上邊，有些部分強的，有些部分是弱的，弱的就形成了強復合這種情況。他們發展了一種技術叫flat-top技術，使這個光更加均勻，這樣無論是劃的線或者是打出來的孔都非常均勻，那么他做的效率也能達到20.52%，開壓也能到656mV，填充因子也是非常高，達到80.3%這樣一個程度。

　　PERC電池要想提升效率，必須知道限制它效率提升的因素。從這個分析上看，他們做了詳細的模擬并結合實驗進行比對，首先最大的限制是來自于空穴空穴的輸運，是非常大的限制因素，這是第一。第二是襯底的復合，襯底的少子壽命如果過低的話，不適合做PERC電池。第三個部分是電極金屬化，第四個部分才是背表面復合，第五是前表面的復合。一項一項解決了以后，次要的問題就變成主要的問題。

　　首先看少子壽命與襯底電阻和效率的關系。我們并不是說，拿一塊電池片就適合做PERC電池，那是不對的，他有一個對應的關系的。根據歐洲光伏大會2014年他們做的一些模擬和發表結果來看，實際襯底電阻范圍可以由一個非常大的變化，但是(少子)壽命有非常大的變化，我們看到襯底的電阻率越低，越有利于PERC電池效率的提升；少子壽命越高，也有利于PERC效率的提升，也就是說你要達到1歐姆厘米，或者是0.5歐姆厘米。要是達到20%以上的效率，少子壽命最少能夠達到50-100微妙以上，這樣有利于PERC電池高效的實現，所以PERC電池需要折中考慮少子壽命、電阻率等等。還有更重要的是我們的pitch，我們拿到一個襯底，根據他的少子壽命，實際就是無論打點也好，劃線也好，實際上他是有一個優化的范圍之內，如果少子壽命非常高的話，而且你的襯底電阻率比較低，效率可以做的非常高。他們通過模擬進行預測這條藍線是最佳的pitch，但是它是有一個范疇之內的，在范疇之內的pitch數值都是可以的，但這個是最佳的。隨著我們襯底的少子壽命比較低，電阻率也比較高的情況下，我們可以看到整個的效率會急劇下降，實際上pitch變化的窗口會非常的小。我們也有一些專家討論，為什么現在多晶的PERC不多，我了解到多晶的PERC有人在做，因為多晶襯底少子的壽命非常的低，如果襯底少子非常低的話，實際上在這個徹底的電阻率少子壽命還有pitch之間平衡比較困難，這也是到目前為止人們為什么看到單晶的PERC比較多的原因。如果說襯底電阻比較低的情況下，雖然有利于效率提升，但是這里還存在著一個嚴重光衰的問題，電阻率下來以后，意味著B-O對比較多，這樣會造成PERC電池的光衰比較嚴重，所以整個的制造還是需要材料的情況和自己工藝做一個平衡。

　　在這個地方，除了襯底的電阻率、少子壽命外，我們還可以到后面激光打點，甚至通過別的手段形成局部的點接觸。實際上在局部的背點接觸，會形成一個背表面場場，背表面場場它的深度對整個電池的因素，我們先看背表面場，電極接觸的部位，如果說是背表面結越深得情況下，實際上無論是填充因子開壓還是短路電流，都是有利于整個數值的上升，所以我們希望在做后面背表面場的時候，我們希望把它的結做的深一些，這樣才有助于整個效率的提升。這個背表面的摻雜濃度，也是息息相關的，如果提高整個參數開壓、短路電流、填充因子、效率等等也都上去了，這個背面的做的好壞對體有影響，如果背面的鈍化做的差，對PERC電池，對它的短路電流的影響是巨大的，同時對它的開壓也有影響，但是對它的填充并沒有多大影響，這兩個關鍵因素下來以后他的效率也就降下來了。所以在背面做的非常好有助于開壓表面的提升，但實際上要提高填充因子并不是在背面的鈍化角度考慮。可能更多的從背表面場的深度角度考慮，還有摻雜濃度考慮。還有前表面發射極飽和電流，不論是發射飽和電流還是背面表面長的飽和電流，實際上對他的開壓都是有影響的。

　　在這個地方看發射極飽和電流，短路對填充因子沒有影響，但是對開壓是比較大的影響，但是對短路電流沒有多大的影響。這個因素目前按我們的技術做已經基本滿足了，主要還是背表面場的制備還有包括他背面的鈍化，這幾項合起來，再加上前面所說的電阻率組合起來，這樣才能整體的提高效率。我們對PERC電池因為我們專用的軟件，做了一個詳細的模擬，我們自己編的程序，首先看看PERC電池為什么襯底的電阻率等影響這兒大？這是電流密度分布的模擬情況，這是前面的電極，這是后面的電極，這是pitch之間的距離，我們看到在背面的電極數整個電流的密度相當高，按現在pitch是500或者是600、700，這個地方單點電流的密度每平方厘米按39毫安這樣算，這個地方會達到十幾個毫安，這個地方的歐姆接觸必須要做好，這樣對漿料的要求會非常高，這樣可以有助于降低串聯電阻。

　　同時剛才也提到了，就是空穴的輸運，空穴的輸運為什么在這個地方放到第一位？就是對整個PERC電池損失比較大，這是空穴的濃度的分布，我們做的模擬的結構我們可以看到我們的電池，它空穴輸運可是垂直輸運的，這樣的過程；但是PERC電池不一樣，這個地方可以從前表面到背表面，但是對于這個部位來說，是這樣一個過程，所以他的路程大大的增加了，如果你的電阻非常高的話，實際上這個地方可能電子大了以后，并不有助于他的輸運，這樣會產生很多的熱，所以地方的電阻率一定要降下來，這樣才真正的有助于空穴的輸運所以為什么說PERC電池對空穴的損失對它的影響非常巨大的。現在人們對PERC背面用到了很多技術做鈍化，包括用三氧化二鋁和氮化硅的鈍化，三氧化二鋁和二氧化硅的鈍化，甚至氮化硅的鈍化。實際上，從兩個角度考慮一個是化學鈍化，再加上場鈍化，我們這個地方先不說化學鈍化，我們只是考慮一個場鈍化的因素.我們做了這樣的模擬可以看到，通過背面，如果是三氧化二鋁有負電荷的情況下，他會怎么樣.我們可以看到負電荷的密度從負的一E九次方，到1E12次方，電荷的密度越高，實際上越有助于效率的提升。這是負電荷的情況下。如果我們不用三氧化二鋁，我們用氮化硅，或者是在這個地方有一個非常高的正電荷，看看有什么情況發生？我們通過模擬很新奇的發現效率也是由小到大的，實際上跟實驗是恰恰相反的，實際上這個地方最主要的還是因為有Shunt的存在，如果我們用Shunt，前面這個地方的電荷無論正電荷還是負電荷也好，實際上都有自己效率的提升，但正因為有了Shunt的存在且不可避免，這樣在有這個正電荷出現的時候，高密度的正電荷，電池的效率是急劇的下降，這是我們模擬的結果。背表面的電荷影響最大的是Jsc，其次才是VOC，對填充因子的影響并不是很大，但是正電荷是要避免，其實Shunt非常重要，如果有Shunt效率會極大的降低，但Shunt到目前為止無法避免的，所以只能用盡量少的正電荷或者是用負電荷常鈍化，完成高效的過程。這是我們做的一個模擬，面電荷的密度負的10的12次方，這個地方是面電荷密度為0的情況下。我們看到，有高密度的面電荷，這是跟報道的三氧化二鋁的結果差不多，10的11和10的12次方之間，我們看到有一層很高密度的面電荷出現的時候，后面能帶整個是向上彎曲，而這個地方，是類似與形成一個溝道恰恰有助于這種空穴處輸運的，這樣可以極大的提高整個電流的密度。效率我們這個地方沒有做其它參數的優化，但是效率可以達到19.5。而沒有的面電荷密度時候效率是18.7，當沒有Shunt的時候，面電荷密度為正的12次方。我們看到也能夠達到19.27，但是我們看到，這個時候，他的們帶是向下彎曲，這樣有利于電子的傳輸，但是我們相比來說的，面電荷密度是正的12次方、負的12次方，我們看得到，這兩者的效率并不是非常多，這也是驗證前面一個結論。影響他最主要的因素，就是常鈍化的時候，還是Shunt的產生，那我們在個地方，把空穴的濃度放下，剛才說到了空穴的輸運是關鍵的因素，面電荷密度是負的10的12次方，我們可以看到，VOC、開壓和IOC均獲得提升！這個地方可以看到空穴的濃度是非常高的，在這個地方特別是在截面處，實際上有利于空穴的輸運，沒有面電荷密度的時候這樣一個平均的水平，但是如果有正的面電荷密度的時候，這個地方空穴的濃度會下降下來，實際上Voc降低并不是非常大，但是主要是降低的是短路電流這樣的因素。

　　所以在做局部點接觸的時候，無論是用激光開孔還是劃線，做上去以后，可以看到這個地方形成了一個非常好的背場，背場很厚，這樣沒有Shunt，但是如果做上去以后，在這個地方形成這樣的情況；特別是在這個邊緣處并沒有形成這樣一個背表面場，這樣形成了特別是有場鈍化的情況下，這個地方是一個極大的漏電通道，這樣做下去，電池的效率雖然鈍化做的好，但是由于Shunt的存在，整個電壓還有但路電流提不上去，反而會下來。這是上面的綜合影響進一步的就是要提高PERC電池的效率，如果把電池的電阻率下來以后，把空穴輸運的問題就解決了，但是另外一些次要的問題上升為主要的問題，包括金屬化、背表面的復合、襯底的負荷等。背表面如果改善激光LFC工藝，特別是減少LFC這個地方的復合，因為激光打上去以后，中間一塊打掉但是周圍還是有一個很寬的損傷層，那個很寬的損傷層是非常嚴重的復合中心；如果把這個地方的問題解決，再加上非常好的背面鈍化，在用好的漿料和好的襯底，前表面用了現有的技術，實際上整個PERC電池效率就有極大的提升。如果說PERC電池到了今天的程度，下面再改善前表面的金屬化，對發射極進行優化，再改善它的表面鈍化，再使用高等的硅材料，再改變接觸，最后多總線的設計，整個的效率我相信PERC電池未來幾年達到22.5%以上，是不成問題的，最后謝謝各位。順便我們提供完事的測試分析、模擬仿真和工藝優化服務，如果有需要這樣服務的，請聯系我們。

中國科學院微電子研究所研究員賈銳博士

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