用n型材料比用p型材料有若干優(yōu)點(diǎn)。首先，在n材料中沒(méi)有或極少硼雜質(zhì)，因此硼氧絡(luò)合物的形成可以忽略不計(jì)。在p-Cz材料中由于光照會(huì)形成B-O絡(luò)合物，這在氧中是相當(dāng)富集的，使材料的體載流子壽命降低。這將嚴(yán)重限制用這些硅片能得到的高效率。第二，發(fā)現(xiàn)n型材料對(duì)過(guò)渡金屬雜質(zhì)（例如Fe）靈敏度低得多。這使n型材料有較高的原料變化容差。

對(duì)n型太陽(yáng)能電池的挑戰(zhàn)
與在p型材料上加工太陽(yáng)能電池比較，制造基于n型材料的太陽(yáng)能電池遇到另外一些挑戰(zhàn)。其中之一是p型硼發(fā)射極的形成。硼擴(kuò)散要求的溫度比用于p型電池的磷發(fā)射極擴(kuò)散高。這使同時(shí)形成n型電池的發(fā)射極和BSF是一個(gè)挑戰(zhàn)。此外，用氮化硅（SiNx）鈍化發(fā)射極的常規(guī)方法對(duì)p+硼發(fā)射極效果較小，這是因?yàn)樵赟iNX/Si界面附近形成了固定的正電荷。這些將產(chǎn)生p+發(fā)射極耗盡傾向；這將增加pn-積(pn-product)，從而表面有效復(fù)合將增加。但是，目前有幾種方法能有效地鈍化硼發(fā)射極。其中一個(gè)在最近幾年受到廣泛注意，就是應(yīng)用ALD（原子層淀積）Al2O3層，它在Al2O3/Si界面上/附近引入固定的負(fù)電荷。在ECN，我們已經(jīng)開(kāi)發(fā)了簡(jiǎn)單的濕法化學(xué)工藝，隨后用PECVD淀積，在硼發(fā)射極上形成SiOX/SiNX鈍化堆疊。
n型電池加工另一個(gè)要注意的是n型硅錠內(nèi)電阻率的變化，它比p型硅錠的大，這是由于磷的分凝系數(shù)比較高。但是，在商用生產(chǎn)的Cz硅錠標(biāo)準(zhǔn)電阻率（1-5Ω-cm）范圍內(nèi)，我們至今也沒(méi)有看到基極電阻率對(duì)電池效率的任何不利影響。

ECN的n型概念：n-PaSha
圖1是n-pasha太陽(yáng)能電池的基本結(jié)構(gòu)。電池有一個(gè)敞開(kāi)的背面，使其有可能適合作為雙面電池。這與常規(guī)的p型電池明顯不同，放入有透明背面的組件時(shí)增加了效率增益。從雙面電池得益的另一途徑是把電池置于有反射背板箔的組件中。正面與背面二者的特點(diǎn)是在n-pasha電池中的H柵金屬化圖形。英利制造的Panda電池就是采用這一概念。此外，這一電池概念很容易適應(yīng)于像金屬貫穿式（MWT）一類(lèi)的背接觸電池，如本次會(huì)議上Guillevin等人發(fā)表的論文中所述。

n-pasha電池是在6英寸半方n型Cz硅片上制作的。加工的第一步是用堿性刻蝕將硅片制絨使其具有隨機(jī)形狀的棱錐。用Tempress的工業(yè)管式爐形成硼發(fā)射極和磷BSF。用BBr3作為前驅(qū)物制造60Ω/sq發(fā)射極。正面和背面均覆蓋SiNx層，用作鈍化和抗反射。用絲網(wǎng)印刷在正面與背面加上金屬化，在單次共燒工藝過(guò)程中在發(fā)射極合BSF上形成電接觸。正面和背面的金屬化能直接焊接，所以，為了實(shí)現(xiàn)組件中的接觸，不需要任何額外的金屬化步驟。

n-pasha電池的改進(jìn)
n-pasha太陽(yáng)能電池開(kāi)發(fā)早期主要關(guān)心正面的優(yōu)化：硼擴(kuò)散和硼鈍化。現(xiàn)在，重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到n-pasha電池的背面，做出對(duì)磷BSF和鈍化的優(yōu)化。

圖2中示出了三種不同BSF（不同的摻雜剖面）電池（沒(méi)有金屬化時(shí)）的暗電壓 Voc值。有剖面3的BSF比有剖面1的標(biāo)準(zhǔn)BSF的Voc增加15mv以上。這一電壓增益在電池一級(jí)也能看到，盡管稍微小一些：在6個(gè)分開(kāi)的實(shí)驗(yàn)批次中，對(duì)從3個(gè)不同的供應(yīng)商提供的n型Cz材料作了試驗(yàn)，對(duì)于改進(jìn)的BSF剖面觀察到8-10mV的增益。Voc的增加可以用改進(jìn)的背面鈍化解釋。有和沒(méi)有金屬化的電池之間Voc增益的差異可用金屬接觸下面的接觸復(fù)合解釋。為了進(jìn)一步優(yōu)化背面，可選的方法之一是大大減少金屬部分。

除了Voc增加外，對(duì)于改進(jìn)的BSF還觀察到Jsc增加。這部分是因?yàn)楦倪M(jìn)的背面鈍化，但也因?yàn)樵黾恿藘?nèi)部反射。圖3中示出了Jsc和Voc。此圖示出了3個(gè)不同實(shí)驗(yàn)批次中對(duì)不同供應(yīng)商的n型Cz做的試驗(yàn)的數(shù)據(jù)。對(duì)每一個(gè)實(shí)驗(yàn)批次（用不同的記號(hào)區(qū)分），加工了標(biāo)準(zhǔn)組（藍(lán)色記號(hào)）和有改進(jìn)的背面組（紅色記號(hào)）。Jsc*Voc增益約3%，每一批次是明顯重復(fù)的，增益與實(shí)驗(yàn)中所用的材料質(zhì)量無(wú)關(guān)。

表1及圖4中給出了旨在改進(jìn)背面鈍化實(shí)驗(yàn)之一的測(cè)量結(jié)果。背面鈍化的改進(jìn)大大提高了開(kāi)路電壓(Voc)和電流(Jsc)。即使填充因子(FF)稍低一些，絕對(duì)的總效率增益仍有0.4%，最高效率達(dá)到20.0%(用AAA級(jí)太陽(yáng)模擬器在室內(nèi)測(cè)量)。

由于電池是雙面的，內(nèi)部量子效率(IQE)可從正反二面決定，如圖4所示。正面的IQE圖表說(shuō)明，長(zhǎng)波長(zhǎng)響應(yīng)提高了。這一提高也許是由于幾個(gè)因素：背面復(fù)合減少、背面內(nèi)部反射提高及自由載流子吸收減少。背面照明取得的IQE圖表說(shuō)明，長(zhǎng)波長(zhǎng)與短波長(zhǎng)二者的響應(yīng)均有提高。背面IQE藍(lán)色響應(yīng)中的大增益是背面復(fù)合減少的明顯標(biāo)志，同時(shí)，紅色響應(yīng)中的增益指出了自由載流子吸收的減少。

總結(jié)
本文說(shuō)明了，通過(guò)改進(jìn)背面鈍化，n-pasha電池效率可以提高絕對(duì)值的0.4%。這一工藝已被證明能增加Jsc和Voc，與我們?cè)趯?shí)驗(yàn)中所用n型基材質(zhì)量無(wú)關(guān)。這使我們用工業(yè)電池生產(chǎn)工藝能在n-pasha電池上達(dá)到20.0%的效率。

作者：I.G. Romijn、A.R. Burgers、L.J. Geerligs、A.J. Carr、A. Gutjahr、D.S. Saynova、J. Anker、M. Koppes，ECN Solar Energy, Netherlands；Lang Fang、Xiong Jingfeng、Li Gaofei、Xu Zhuo、Wang Hongfang、Hu Zhiyan，Yingli Solar, China；P.R. Venema、A.H.G. Vlooswijk，Tempress Systems Netherlands