TOPCon結(jié)構(gòu)優(yōu)化減少能量損耗。

由蘇州大學(xué)、浙江晶科能源有限公司及相關(guān)研究機(jī)構(gòu)組成的團(tuán)隊(duì)開發(fā)出一種新型雙面太陽能電池結(jié)構(gòu)，有望突破當(dāng)前隧穿氧化層鈍化接觸（TOPCon）太陽能電池長期存在的效率瓶頸，同時(shí)為更高效的疊層太陽能技術(shù)鋪平道路。該設(shè)計(jì)將TOPCon結(jié)構(gòu)與鈣鈦礦材料相結(jié)合，構(gòu)建出混合架構(gòu)，可有效降低能量損耗并提升性能。

“我們的研究源于當(dāng)前TOPCon太陽能電池的根本性局限，”高錕博士與楊新波教授解釋道，“在工業(yè)化TOPCon器件中，正面仍采用硼擴(kuò)散的p+發(fā)射極，這會(huì)導(dǎo)致顯著的復(fù)合損耗，限制了效率的進(jìn)一步提升。一種自然的改進(jìn)策略是用局域化的TOPCon接觸替代該發(fā)射極?！?/p>

結(jié)構(gòu)重塑

TOPCon太陽能電池雖以高效率著稱，但存在重大技術(shù)權(quán)衡。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)需要較厚的多晶硅層來保障制造過程中的電接觸性能，但這會(huì)加劇光吸收損耗，降低整體表現(xiàn)?！叭珔^(qū)域p型TOPCon層需要較厚的摻雜多晶硅膜，以確保工業(yè)化燒結(jié)工藝中的良好電接觸，這導(dǎo)致了正面嚴(yán)重的寄生光吸收，”高錕指出，“這使得TOPCon技術(shù)在降低復(fù)合損耗與最小化光學(xué)損耗之間形成根本性矛盾?！?/p>

為突破這一瓶頸，研究團(tuán)隊(duì)對(duì)正反兩面鈍化接觸結(jié)構(gòu)進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)。他們?cè)谡孓饤壢珔^(qū)域結(jié)構(gòu)，創(chuàng)新性地引入僅在金屬柵線下方存在的圖形化n型TOPCon接觸。這種“指狀”結(jié)構(gòu)在維持優(yōu)異電學(xué)性能的同時(shí)，有效降低了光學(xué)吸收。團(tuán)隊(duì)還通過平滑硅表面并采用梯度熱場沉積工藝優(yōu)化晶體生長與摻雜效率，進(jìn)一步提升了TOPCon接觸層的質(zhì)量。

疊層電池實(shí)現(xiàn)更高效率

該研究最顯著的成果之一，在于新型TOPCon結(jié)構(gòu)與鈣鈦礦疊層太陽能電池的兼容性。疊層電池通過堆疊不同帶隙的多層材料，能更寬光譜地捕獲陽光，從而實(shí)現(xiàn)更高效率。測試中，工業(yè)尺寸的TOPCon原型器件取得了26.34%的認(rèn)證效率；當(dāng)其集成于鈣鈦礦/TOPCon疊層結(jié)構(gòu)時(shí)，效率獲得顯著提升。

“重要的是，同一TOPCon平臺(tái)作為底電池應(yīng)用于單片鈣鈦礦/TOPCon疊層電池后，實(shí)現(xiàn)了32.73%的認(rèn)證效率，”高錕表示，“這充分證明了我們的設(shè)計(jì)與下一代疊層技術(shù)的高度兼容性?！?/p>

聚焦工業(yè)化可靠性

研究團(tuán)隊(duì)正致力于進(jìn)一步優(yōu)化圖形化正面接觸結(jié)構(gòu)并提升背面接觸性能。未來的研究還將聚焦于提高疊層器件的穩(wěn)定性，并降低硅底電池的光學(xué)損耗。

“我們的最終目標(biāo)是開發(fā)出基于TOPCon的器件結(jié)構(gòu)，在工業(yè)化規(guī)模下同時(shí)實(shí)現(xiàn)超高效能與長期可靠性，”研究人員表示。該研究為兼具高效率與工業(yè)化兼容性的下一代太陽能電池提供了可行路徑，有望在光伏技術(shù)持續(xù)進(jìn)步與可再生能源規(guī)?；渴鹬邪l(fā)揮重要作用。

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