傳統矽晶太陽能電池與目前主流的PERC矽晶電池的效率提升障礙在於矽晶圓與金屬電極介面間的載子復合效應。工研院研發的TOPCon技術，以極薄（1~1.5nm）氧化矽及多晶矽堆疊，形成載子選擇接觸結構，解決載子複合效應，具光電轉換效率高、投報率高、短期回收三大優勢。電池效率達23.5% （市售產品平均最高效率22.6%），能節省4%以上的裝置面積，加強陰雨天的的發電能力，及減少3%的高溫發電衰減，非常適合臺灣氣候。該技術更可以將目前主流的太陽能PERC產線進行升級，ROI小於兩年。期望未來臺灣以高效率TOPCon技術帶動太陽能廠商升級，站穩領導地位。

　　因應全球致力於降低氣候變遷與環境影響，目前已有超過130國宣示淨零排放目標，超過24個國家立法或提出政策，決議在2050年前達成淨零碳排之目標。增加再生能源發電比例為目前減碳技術研發與政策推廣之重點，太陽能已為再生能源項目中之發電主力。在政策推廣下，台灣的太陽能發電量從2016年的1,109 GWh （百萬度），至2020年已提升至6,095 GWh。但臺灣地狹人稠，多雲多雨的氣候和空氣中豐富的水氣使直射陽光減少，太陽能平均照射強度不高，因此土地面積和高光電轉換效率的太陽能電池成為發電量的關鍵。

　　目前矽晶材料類型之太陽能電池佔了整個太陽能市場的90%，光電轉換效率約18%，主要為P型矽晶太陽能電池。鈍化射極與背面太陽電池 （Passivated Emitter and Rear Cells ,PERC）是以P型矽晶電池為基礎所衍生的高效率太陽能電池技術，目前以PERC技術製造的太陽能電池佔超過65%的市場，可達最高光電轉換效率約22.6%。

　　太陽能電池的工作原理為吸收層吸收太陽光能後，產生自由的電子與電洞對，必須在電子與電洞復合之前利用電池的內電場收集到不同的電極。太陽能電池中的金屬電極和矽晶介面因電子能態密度大，會加速介面上的電子電洞復合速度，因此傳統矽晶電池及PERC電池的光電轉換效率提升已趨近瓶頸，主因即為矽晶與金屬電極介面間的復合效應。

　　工研院研發的穿隧型異質接面太陽能電池技術 （Tunnel Oxide Passivated Contact, TOPCon） 技術，可視為進階版的PERC結構（圖一）。關鍵技術是以極薄（1~1.5nm）的穿隧型氧化矽層及多晶矽薄膜堆疊作為鈍化接觸，形成載子選擇接觸結構，以其穿隧效應及場效應，減少電子與電洞再結合所造成電流損失問題，藉此提高電池光電轉換效率。

圖一：TOPCon電池結構，正/背面鈍化接觸電極材料及電極結構設計Figure 1. TOPCon PV Structure Design
 

　　TOPCon具光電轉換效率高、投報率高、短期回收三大優勢。電池效率達23.5%（目前市售PERC產品平均最高效率為21.6~22.6%）。除了新裝置的太陽能電池，將老舊電池汰換成高效率TOPCon，能節省4%以上的地面裝置面積，更能加強陰雨天的發電能力，及減少3%的高溫發電衰減，非常適合臺灣氣候。該技術更可直接應用在目前主流的太陽能PERC產線進行直接升級，僅需增加低壓化學氣相沉積系統（Low Pressure Chemical Vapor Deposition, LPCVD）與濺鍍製程，不需重組產線，投報率小於兩年（圖二）。

　　針對TOPCon技術，工研院與茂迪光電公司共同合作建立試量產線（圖三），並鏈結國內上、中、下游廠商籌組高效率太陽光電國家隊，期望未來臺灣以高效率TOPCon技術，帶動臺灣太陽能廠商升級，站穩全球矽晶太陽能電池之領導地位。

圖二：PERC升級為TOPCon產線
 

圖三：工研院與茂迪合作之TOPCon試量產線