TOPCon電池是光伏晶硅電池的一種，近年來，由于其高轉換效率、低衰減性能、高量產性價比等明顯優勢，逐步被行業企業采納。
TOPCon電池理論極限效率高達28.7%，是最接近晶體硅太陽電池理論極限效率（29.43%）的技術，遠高于PERC（24.5%），具有非常大的研發潛力。
2023年作為TOPCon技術爆發的一年，市占率有望占比超過25%。
從時間上來看，TOPCon電池技術，最早是由德國Fraunhofer太陽能研究所在2014年提出的一種新型鈍化接觸太陽能電池。
從結構上來看，TOPCon是一種基于選擇性載流子原理的隧穿氧化層鈍化接觸(Tunnel Oxide Passivated Contact)太陽能電池技術，其電池結構為N型硅襯底電池，在電池背面制備一層超薄氧化硅，然后再沉積一層摻雜硅薄層，二者共同形成了鈍化接觸結構，有效降低表面復合和金屬接觸復合。
相比于單晶PERC工序，TOPCon電池生產工序要多出2~3個步驟，分別是沉積隧穿氧化層（超薄SiO2，1~2nm）、沉積本征多晶硅鈍化層（60~100nm）、磷注入。
硅片切割后其邊緣有損傷，硅的晶格結構被破壞、表面復合嚴重，清洗制絨主要目的在于去除表面損傷并形成表面金字塔陷光結構、光線照射在硅片表面通過多次折射，達到減少反射率的目的。
主要作用是制備 PN 結，由于硼在硅中的固溶度低，因此需要高溫和更長的時間進行擴散。同時，擴散源的選擇對生產過程也會有影響，氯化物腐蝕性較強，溴化物黏性大，清洗過程繁瑣、增加運維費用。
硼擴散通常在較高的溫度下完成-超出1000℃，并且和磷擴散所需的102min的循環周期相比，硼擴散的循環時間為150min。
在爐管內反應生成的氣態HCl和H2O會在N2的攜帶下在爐管內均勻分布，H2O還會與BBr3和O2反應生成B2O3反應生成氣態的HBO2，HBO2在高溫下也會發生分解，生成B2O3，可以實現B2O3在太陽能電池片表面上的均勻分布；
另一方面，H2O還會與爐管內沉積的B2O3發生反應，這樣即避免了B2O3在擴散爐管壁的沉積，延長了石英器件的使用壽命，同時增加有效的硼源；
HCl還可以與太陽能電池片表面及爐管內的金屬雜質反應，生成氣態的金屬氯化物，隨尾氣排出，可以避免金屬雜質在高溫過程中擴散入太陽能電池片內部。
形成選擇發射極，主要是在金屬柵線與硅片接觸部位及其附近進行高濃度摻雜，減少前金屬電極與硅片的接觸電阻；而在電極以外的區域進行低濃度摻雜，可以降低擴散層的復合。通過對發射極的優化，增加太陽能電池的輸出電流和電壓，從而增加光電轉化效率。
PERC SE是摻磷，而TOPCon SE是摻硼，由于硼和磷的分離系數不同，磷更容易從二氧化硅向硅中擴散，而硼更容易從硅從二氧化硅中擴散，需要更大的能量才能推進摻雜，而激光能量過大又易造成硅片損傷，因此將硼摻雜進硅的難度更高。
相比于傳統的硼擴散，TOPCon電池疊加SE技術理論上可以實現效率提升0.5%，而在實際量產中可以實現效率提升0.2~0.4%。
刻蝕的主要作用為去除 BSG 和背結。擴散過程會在硅片表面及周邊均形成擴散層，周邊擴散層容易形成短路，表面擴散層影響后續鈍化，因此需要去除。目前刻蝕主要采用濕法，先在鏈式設備中去除背面與周邊擴散層，之后處理正面。
背面沉積 1-2nm 隧穿氧化層，之后沉積 60-100nm 多晶硅層形成鈍化結構。TOPCon 鈍化層制備方式較多，主要分為 LPCVD、PECVD、PVD 路線等，目前以 LPCVD 為主，但繞鍍嚴重，PECVD綜合性能具備較強潛力。
在電池背面制備減反射鈍化膜層增加對光的吸收，同時，在 SiNx 薄膜形成過程中產生的氫原子對硅片具有鈍化作用。
在硅片正面沉積一層氧化鋁膜層，與其他膜層共同形成正面鈍化作用。
正面減反膜與背面作用基本相同，此外，正面沉積的氧化鋁薄膜非常薄，容易在后續電池組件的制作中被破壞，正面 SiNx 對氧化鋁也具有保護作用。
未來在N型電池的銀漿耗量方向上，激光圖形轉印技術（Pattern Transfer Printing）可能更有優勢。
激光轉印是一種新型的非接觸式的印刷技術，該技術是在特定柔性透光材料上涂覆所需漿料，采用高功率激光束高速圖形化掃描，將漿料從柔性透光材料上轉移至電池表面，形成柵線，制備前后電極。
TOPCon電池之所以能被廣大企業所采納，其優勢很明顯，具體如下：
TOPCon目前量產效率最高的廠家效率高達25.2%，當前主流的PERC是23.2%，TOPCon高2個百分點。
預計到2023年下半年，TOPCon可以達到26.8%，PERC的效率在23.5%左右，效率差能達到3.3個百分點。
N 型電池硅片基底摻磷，無硼-氧對形成復合中心對電子捕獲的損失，幾乎無光致衰減。
TOPCon組件首年衰減率約1%(PERC約 2%)，首年后年均衰減率約0.4%(PERC約0.45%)。
在組件端，PERC組件功率溫度系數為-0.34%/℃，而TOPCon組件的功率溫度系數低至-0.30%/℃，使得TOPCon組件在高溫環境下的發電量尤為突出。
TOPCon雙面率可達80%+，PERC為70%左右。
大基地項目由于地域遼闊，地面反射率較高(通常可達30%)，在大基地項目中使用具備高雙面率的N型組件發電增益更為明顯。
原文始發于微信公眾號（光伏產業通）：N型TOPCon電池技術
