TOPCon电池是一种基于选择性载流子原理的隧穿氧化层钝化接触的太阳能电池技术，其电池结构为N型硅衬底电池，背面制备一层超薄氧化硅，然后再沉积一层掺杂硅薄层，二者共同形成了钝化接触结构，有效降低表面复合和金属接触复合，为N-PERT电池转换效率进一步提升提供了更大的空间。
TOPCon电池且拥有低衰减、高双面率、低温度系数等优点。
1. PERC电池结构 & N型TOPCon电池结构
2. PERC技术 & N型TOPCon技术工艺流程
3. N型TOPCon电池工艺及设备
硅片切割后其边缘有损伤，硅的晶格结构被破坏、表面复合严重，清洗制绒主要目的在于去除表面损伤并形成表面金字塔陷光结构、增加光线吸收，并提升少子寿命。
主要作用是制备 PN 结，由于硼在硅中的固溶度低，因此需要高温和更长的时间进行扩散。同时，扩散源的选择对生产过程也会有影响，氯化物腐蚀性较强，溴化物黏性大，清洗过程繁琐、增加运维费用。
硼扩散通常在较高的温度下完成-超出1000℃，并且和磷扩散所需的102分钟的循环周期相比，硼扩散的循环时间为150min
在炉管内反应生成的气态HCl和H2O会在N2的携带下在炉管内均匀分布，H2O还会与BBr3和O2反应生成B2O3反应生成气态的HBO2，HBO2在高温下也会发生分解，生成B2O3，可以实现B2O3在太阳能电池片表面上的均匀分布；另一方面，H2O还会与炉管内沉积的B2O3发生反应，这样即避免了B2O3在扩散炉管壁的沉积，延长了石英器件的使用寿命，同时增加有效的硼源；HCl还可以与太阳能电池片表面及炉管内的金属杂质反应，生成气态的金属氯化物，随尾气排出，可以避免金属杂质在高温过程中扩散入太阳能电池片内部。
PERC SE是掺磷，而TOPCON SE是掺硼，由于硼和磷的分离系数，磷更容易从二氧化硅向硅中扩散，而硼更容易从硅从二氧化硅中扩散，需要更大的能量才能推进掺杂，而激光能量过大又易造成硅片损伤，因此将硼掺杂进硅的难度更高。相比于传统的硼扩散，TOPCon电池叠加SE技术理论上可以实现效率提升0.5%，而在实际量产中可以实现效率提升0.2~0.4%。
发射极掺杂对太阳电池转换效率影响较大，高浓度掺杂降低硅片与电极的接触电阻，进而减小电池的串联电阻，但会导致载流子复合变大、降低少子寿命降低，影响电池的开路电压和短路电流，而低浓度掺杂则相反。
TOPCon SE工艺拥有多种技术路线，根据进入扩散炉的次数，可以分为一次硼扩和二次硼扩。其中，根据激光使用方式的不同，二次硼扩又可以分为两类不同的方法。具体来看：
这是二次硼扩的常规方法，在这种方法中，激光的主要作用是进行开槽，去除金属化图形区域的P+掺杂层和掩膜层，露出N型晶体硅正表面。根据环晟光伏发明专利书，这种方法的工序步骤可以分为5步骤：①一次硼扩散；②激光开槽；③清洗去除激光损伤；④二次硼扩散形成开槽处P++层；⑤二次清洗去除BSG和背面抛光。
可以利用推进工艺形成的高表面浓度的P++层作为激光掺杂硼源，经过激光掺杂和氧化工艺，形成硼选择性发射极。工序包括5步骤：①在硼扩散中，推进形成高硼表面浓度的P++层；②对栅线区域进行激光掺杂推进；③清洗去除表面硼硅玻璃（BSG）；④放回扩散炉进行氧化形成选择性发射极；⑤清洗。
一次硼扩仅需三步工序：①硼扩散；②硼浆印刷（不必需）；③激光掺杂；④清洗。一次激光掺杂工序简单，但难点在于难以形成较好的掺杂曲线。PERC SE是掺磷，而TOPCON SE是掺硼，由于硼和磷的分离系数，磷更容易从二氧化硅向硅中扩散，采用皮秒激光一次掺杂即能够在低温、短时间内掺杂足够的磷原；而硼更容易从硅从二氧化硅中扩散，传统的皮秒激光掺杂方式只能形成较浅的掺杂，往往需要更大的能量才能推进掺杂，而激光能量过大又易造成硅片损伤，因此将硼掺杂进硅的难度更高，一次掺杂往往容易导致重扩区结深、表面浓度与轻扩区差异不明显，复合速率仍高。
刻蚀的主要作用为去除 BSG 和背结。扩散过程会在硅片表面及周边均形成扩散层，周边扩散层容易形成短路，表面扩散层影响后续钝化，因此需要去除。目前刻蚀主要采用湿法，先在链式设备中去除背面与周边扩散层，之后处理正面。
背面沉积 1-2nm 隧穿氧化层，之后沉积 60-100nm 多晶硅层形成钝化结构。TOPCon 钝化层制备方式较多，主要分为 LPCVD、PECVD、PVD 路线等，目前以 LPCVD 为主，PECVD 具备较强潜力。
在电池背面制备减反射钝化膜层增加对光的吸收，同时，在 SiNx 薄膜形成过程中产生的氢原子对硅片具有钝化作用。
在硅片正面沉积一层氧化铝膜层，与其他膜层共同形成正面钝化作用。
正面减反膜与背面作用基本相同，此外，正面沉积的氧化铝薄膜非常薄，容易在后续电池组件的制作中被破坏，正面 SiNx 对氧化铝也具有保护作用。
对不同转换效率的电池片进行分档。
原文始发于微信公众号（光伏产业通）：TOPCon电池工艺流程
