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納米級全域鈍化技術通過在光伏硅片表面及內部缺陷處構建納米級鈍化層，有效降低載流子復合損失并優化光吸收性能，從而顯著提升光伏電池的轉換效率。其應用機理可從表面鈍化、體鈍化、界面工程及光學性能優化四個層面展開分析：

### **1. 表面鈍化：抑制表面復合，減少光生載流子損失**
光伏硅片的表面存在大量懸掛鍵和缺陷態，這些缺陷會成為載流子（電子-空穴對）的復合中心，導致光生電流損失。納米級鈍化層通過以下方式解決這一問題：
- **化學鈍化**：鈍化層中的原子（如氫、氧、鋁等）與硅片表面的懸掛鍵結合，形成穩定的化學鍵，飽和表面態，減少復合活性。例如，氧化鋁（Al?O?）鈍化層可通過負電荷積累產生場鈍化效應，進一步抑制表面復合。
- **場鈍化效應**：鈍化層與硅片界面形成內建電場，驅動載流子遠離表面，減少表面復合概率。例如，隧穿氧化層鈍化接觸（TOPCon）技術中，超薄氧化硅層（SiO?）與重摻雜多晶硅層結合，既實現化學鈍化，又通過量子隧穿效應促進載流子選擇性傳輸。

**效果**：表面復合速率可降低至10 cm/s以下，顯著提升開路電壓（Voc）和短路電流（Jsc）。

### **2. 體鈍化：修復體內缺陷，延長載流子壽命**
硅片內部可能存在晶格畸變、雜質摻雜等缺陷，導致載流子在傳輸過程中被捕獲或復合。納米級鈍化技術通過以下方式改善體性能：
- **氫化處理**：在鈍化層沉積過程中，氫原子擴散至硅片內部，飽和晶格缺陷（如硅空位、位錯），減少非輻射復合中心。例如，氫化非晶硅（a-Si:H）鈍化層可有效修復體內缺陷。
- **納米結構修飾**：通過納米線、納米孔等結構引入光子局域化效應，同時利用納米級鈍化層修復結構邊緣缺陷。例如，硅納米線電池中，SiN?/SiO?疊層鈍化可同時優化光陷阱和體鈍化效果。

**效果**：載流子壽命可提升數倍，減少復合損失，提高填充因子（FF）和轉換效率。

### **3. 界面工程：優化載流子選擇性傳輸**
光伏電池的效率受限于載流子收集效率。納米級鈍化技術通過構建選擇性接觸結構，實現電子和空穴的高效分離與傳輸：
- **電子選擇性接觸**：如TOPCon電池中，隧穿氧化硅層允許電子隧穿至多晶硅層，同時阻擋空穴，減少復合。
- **空穴選擇性接觸**：如異質結（HJT）電池中，本征非晶硅層（i-a-Si:H）和p型非晶硅層（p-a-Si:H）形成空穴選擇性接觸，促進空穴提取。
- **全域鈍化覆蓋**：納米級鈍化層可均勻覆蓋硅片表面及切割面（如半片電池切割面），避免局部復合熱點。例如，晶科能源的轉印工藝通過納米級鈍化漿料實現切割面精準鈍化，復合損失降低30%以上。

**效果**：載流子選擇性接觸電阻（ρc）可降至30 mΩ·cm2以下，復合電流密度（J0c）小于10 fA/cm2，顯著提升電池效率。

### **4. 光學性能優化：增強光吸收與陷光效應**
納米級鈍化層可通過以下方式優化光吸收：
- **減反膜功能**：調整鈍化層折射率（如SiN?薄膜折射率可調至1.8-2.3），形成梯度折射率結構，減少表面反射。例如，SiN?薄膜在沉積過程中通過調節硅烷與氨氣比例，可同時實現鈍化和減反效果。
- **納米結構協同**：結合納米線、納米錐等結構增強光陷阱效應，延長光程。例如，硅納米線電池中，納米線陣列與疊層鈍化結合，既保證光吸收，又抑制復合。

**效果**：光吸收率提升10%-15%，短路電流（Jsc）顯著增加。

### **應用案例與效率提升**
- **TOPCon電池**：通過納米級SiO?/多晶硅疊層鈍化，效率突破26%，理論極限達28.7%。
- **HJT電池**：結合納米級a-Si:H鈍化與透明導電氧化物（TCO），效率達27.5%。
- **鈣鈦礦-硅疊層電池**：納米級鈍化層修復表面缺陷，提升開路電壓至2.01 V，效率突破33.1%。
- **半片電池切割面鈍化**：晶科能源的轉印工藝實現納米級鈍化，效率提升0.5個百分點，復合損失降低30%。

### **總結**
納米級全域鈍化技術通過表面化學鈍化、體缺陷修復、界面選擇性接觸及光學優化，全面降低光伏電池的復合損失和光學損失，成為突破硅基電池效率極限的關鍵。隨著材料科學與工藝技術的進步（如原子層沉積ALD、等離子體化學氣相沉積PECVD等），納米級鈍化技術正推動光伏產業向更高效率、更低成本的方向發展。