工业级隧穿氧化硅钝化接触电池技术研究获进展
文章导读
你肯定听过光伏行业“降本增效”的口号，但你是否想过，当行业巨头都在卷产能和价格时，真正决定下一代技术胜负的，可能是一个被你忽视的微观细节？工业级TOPCon电池的转换效率卡在瓶颈，看似是材料和工艺的极限，但最新的研究揭示，问题根源竟在于电池正反两面的电学性能在“各自为政”。当所有人都盯着提升单面性能时，一项双面协同优化的新策略，竟在标准尺寸硅片上实现了26.66%的认证效率，并刷新了开路电压纪录。更关键的是，这项技术通过一个巧妙的双层复合结构和精细的栅线设计，不仅大幅提升了钝化质量，还同步降低了银浆耗量和寄生吸收。这背后，究竟是如何将“更强钝化”与“更低损耗”这对矛盾体统一起来的？答案可能直接决定了未来几年，你的屋顶电站能多发多少电。
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隧穿氧化硅钝化接触（TOPCon）太阳能电池具有高效率和良好的规模化制造兼容性，但工业级TOPCon电池距离其理论效率极限存在差距，制约了TOPCon技术的产业化升级。
近日，中国科学院宁波材料技术与工程研究所团队等，提出了双面电学协同优化的新策略，实现了工业级TOPCon太阳能电池性能的突破。团队在工业标准M10尺寸（313.3 cm2）硅片上，制备出经认证转换效率达26.66%的TOPCon太阳能电池，创下了744.6 mV的工业级TOPCon开路电压新高，填充因子达85.57%，双面率提升至88.3%，其Voc×FF/理论极限值达93.8%。
在器件正面结构优化方面，团队开发了430 Ω/sq的高方阻硼发射极，实现了低掺杂、浅结设计，提升了界面钝化质量，将少子寿命从0.70 ms提升至1.12 ms，饱和电流密度从～9 fA/cm2降至～5 fA/cm2，降低了载流子复合损失；通过精细化栅线设计，将栅线间距从常规的1120 μm缩窄至825 μm、宽度从20 μm缩减至10 μm，减少了载流子横向传输阻抗、提高了电流收集效率、降低了遮光损失与银浆耗量，实现了电压与电流的双重提升，为高效率输出提供了支撑。
在器件背面结构创新方面，团队构建了双层隧穿氧化层/多晶硅复合结构，内层～40 nm轻掺杂多晶硅负责界面钝化与银扩散阻挡，外层～60 nm重掺杂多晶硅作为导电层，能够阻断银原子从电极向硅基体的扩散，避免银颗粒形成的载流子复合中心，从而改善界面钝化性能；通过激光改性+湿法刻蚀工艺，对背面无电极覆盖区域的多晶硅层进行局部减薄，使电池背面约70%的区域仅保留内层多晶硅，降低了寄生吸收损失，提升了电池双面发电能力。
该研究通过前后两面协同的电学精细化优化，将“更强钝化”与“更低输运/金属化损失”在工业级TOPCon电池统一起来，为高效工业TOPCon技术的发展提供了一条兼具机理清晰与可制造性的工程化路线。
相关研究成果发表在《自然-能源》（Nature Energy）上。研究工作得到国家自然科学基金等的支持。
TOPCon电池的发展与效率认证结果
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26.6%效率，真的有点惊艳！