用n型材料比用p型材料有若干優點。首先，在n材料中沒有或極少硼雜質，因此硼氧絡合物的形成可以忽略不計。在p-Cz材料中由于光照會形成B-O絡合物，這在氧中是相當富集的，使材料的體載流子壽命降低。這將嚴重限制用這些硅片能得到的高效率。第二，發現n型材料對過渡金屬雜質（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n型太陽能電池的挑戰
與在p型材料上加工太陽能電池比較，制造基于n型材料的太陽能電池遇到另外一些挑戰。其中之一是p型硼發射極的形成。硼擴散要求的溫度比用于p型電池的磷發射極擴散高。這使同時形成n型電池的發射極和BSF是一個挑戰。此外，用氮化硅（SiNx）鈍化發射極的常規方法對p+硼發射極效果較小，這是因為在SiNX/Si界面附近形成了固定的正電荷。這些將產生p+發射極耗盡傾向；這將增加pn-積(pn-product)，從而表面有效復合將增加。但是，目前有幾種方法能有效地鈍化硼發射極。其中一個在最近幾年受到廣泛注意，就是應用ALD（原子層淀積）Al2O3層，它在Al2O3/Si界面上/附近引入固定的負電荷。在ECN，我們已經開發了簡單的濕法化學工藝，隨后用PECVD淀積，在硼發射極上形成SiOX/SiNX鈍化堆疊。
n型電池加工另一個要注意的是n型硅錠內電阻率的變化，它比p型硅錠的大，這是由于磷的分凝系數比較高。但是，在商用生產的Cz硅錠標準電阻率（1-5Ω-cm）范圍內，我們至今也沒有看到基極電阻率對電池效率的任何不利影響。

ECN的n型概念：n-PaSha
圖1是n-pasha太陽能電池的基本結構。電池有一個敞開的背面，使其有可能適合作為雙面電池。這與常規的p型電池明顯不同，放入有透明背面的組件時增加了效率增益。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于像金屬貫穿式（MWT）一類的背接觸電池，如本次會議上Guillevin等人發表的論文中所述。

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形狀的棱錐。用Tempress的工業管式爐形成硼發射極和磷BSF。用BBr3作為前驅物制造60Ω/sq發射極。正面和背面均覆蓋SiNx層，用作鈍化和抗反射。用絲網印刷在正面與背面加上金屬化，在單次共燒工藝過程中在發射極合BSF上形成電接觸。正面和背面的金屬化能直接焊接，所以，為了實現組件中的接觸，不需要任何額外的金屬化步驟。

n-pasha電池的改進
n-pasha太陽能電池開發早期主要關心正面的優化：硼擴散和硼鈍化。現在，重點轉移到n-pasha電池的背面，做出對磷BSF和鈍化的優化。

圖2中示出了三種不同BSF（不同的摻雜剖面）電池（沒有金屬化時）的暗電壓 Voc值。有剖面3的BSF比有剖面1的標準BSF的Voc增加15mv以上。這一電壓增益在電池一級也能看到，盡管稍微小一些：在6個分開的實驗批次中，對從3個不同的供應商提供的n型Cz材料作了試驗，對于改進的BSF剖面觀察到8-10mV的增益。Voc的增加可以用改進的背面鈍化解釋。有和沒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合解釋。為了進一步優化背面，可選的方法之一是大大減少金屬部分。

除了Voc增加外，對于改進的BSF還觀察到Jsc增加。這部分是因為改進的背面鈍化，但也因為增加了內部反射。圖3中示出了Jsc和Voc。此圖示出了3個不同實驗批次中對不同供應商的n型Cz做的試驗的數據。對每一個實驗批次（用不同的記號區分），加工了標準組（藍色記號）和有改進的背面組（紅色記號）。Jsc*Voc增益約3%，每一批次是明顯重復的，增益與實驗中所用的材料質量無關。

表1及圖4中給出了旨在改進背面鈍化實驗之一的測量結果。背面鈍化的改進大大提高了開路電壓(Voc)和電流(Jsc)。即使填充因子(FF)稍低一些，絕對的總效率增益仍有0.4%，最高效率達到20.0%(用AAA級太陽模擬器在室內測量)。

由于電池是雙面的，內部量子效率(IQE)可從正反二面決定，如圖4所示。正面的IQE圖表說明，長波長響應提高了。這一提高也許是由于幾個因素：背面復合減少、背面內部反射提高及自由載流子吸收減少。背面照明取得的IQE圖表說明，長波長與短波長二者的響應均有提高。背面IQE藍色響應中的大增益是背面復合減少的明顯標志，同時，紅色響應中的增益指出了自由載流子吸收的減少。

總結
本文說明了，通過改進背面鈍化，n-pasha電池效率可以提高絕對值的0.4%。這一工藝已被證明能增加Jsc和Voc，與我們在實驗中所用n型基材質量無關。這使我們用工業電池生產工藝能在n-pasha電池上達到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