7月1日，国际顶级期刊《Nature Communications》刊发了一项重磅成果：隆基绿能与兰州大学联合研发的350 cm2商用尺寸背接触（BC）硅太阳能电池，以“27.03%的光电转换效率”创下全球单结硅太阳能电池效率新纪录，更一举突破了困扰行业多年的“低双面率”瓶颈，双面率超过80%。
一、为什么BC电池是“潜力股”？
在太阳能电池的“家族”中，背接触（BC）结构电池一直是“颜值与实力并存”的代表。传统硅电池的正面布满金属栅线，不仅遮挡阳光（降低约10%的光吸收），还影响美观；
而BC电池将所有电极转移到背面，正面无任何栅线，既提升了光吸收效率，又让电池表面呈现均匀的黑色，颜值大幅提升。
但BC技术长期面临两大难题：
1）效率瓶颈：虽理论效率高，但实际量产中受限于光损失和电荷复合问题，效率难以突破；
2）双面率低：背面电极和掺杂材料会吸收或遮挡反射光，导致背面发电能力弱（双面率通常低于70%），限制了在集中式光伏电站中的应用。
本文提到的“隧道氧化钝化背接触（TBC）电池”研究正是针对这些痛点的“破局之作”。
二、双面光管理：让阳光“无处可逃”
创新设计了“双面光管理策略”，通过前后表面的精细结构改造，让电池的吸光能力和电荷保存能力实现“双提升”。
1、正面：金字塔上的“微纳陷阱”
传统电池的正面纹理多为单一尺寸的金字塔结构，仍有部分阳光会被反射。TBC电池的正面采用“层级化微纳金字塔”：在微米级金字塔表面，再蚀刻出亚微米级的阶梯结构（图a-b）。
这种“金字塔套小金字塔”的设计，让光反射率从17.24%降至13.47%，相当于多吸收4%的阳光。
更关键的是，这种结构通过聚合物添加剂调控蚀刻过程，避免了传统纳米结构（如黑硅）导致的电荷复合问题。实验显示其表面复合速率仅为传统结构的1/3，实现了“吸光多、损失少”的平衡。
a-b）传统微纹理结构（CMS）和层级微/亚微纹理结构（HMS）SEM图像 ；c）HMS硅表面的形成过程 ；d）CMS和HMS表面在垂直入射时的反射光谱 ；e-f）基于 CMS 和 HMS 的量产TBC太阳能电池的外量子效率光谱及光学损失分析
2、背面：纳米“皇冠”锁住反射光
电池背面的间隙区域（非电极区）是提升双面发电的关键。团队在背面设计了“球冠形纳米结构”（图a-b）。这些直径30-250纳米的微小凸起，如同一个个迷你“聚光镜”，将穿过电池的阳光反射回内部二次利用，同时减少电荷复合。
数据显示，这种结构让背面的光反射概率提升20%，结合正面的改进，电池的短路电流密度达到42.32mA/cm²，远超目前主流高效电池（约41mA/cm²）。
a）纳米结构化抛光表面（NPS）形成机理；b）顶视图（左）和横截面（右）扫描电子显微镜（SEM）图像。c）等效折射率梯度示意图。d-e） 基于 HMS 和 HMNS 的电池设计的间隙区域的总吸收和光学损失分析。
三、电池性能及机理
1、双面率与效率的“双提升”
通过模拟可知，随着 p 型和 n 型区宽度减小，HMNS 结构器件的双面率可提升至 80% 以上。效率预测显示，HMNS 结构器件效率可达 27.06%，高于 HMS 和 CMS 结构。
实验也表明，HMNS-p200/n200 效率提升更显著，这与背面隔离区域表面结构相关，NPS 表面能减少复合和光学损失。电学损失分析显示，HMNS 结构在表面复合等损失上低于 HMS 结构，说明合理设计表面光管理结构可同时提升双面率和效率。
a）HMNS 结构器件的双面率预测；b）HMNS 结构器件的效率预测；c）TBC 器件的效率分布统计；d）n 型区为 160 μm、p 型区为 90 μm 的 HMS 和 HMNS 结构 TBC 太阳能电池的电学损失组分对比。
2、钝化效果及复合机理分析
通过稳态光致发光强度测试，发现经优化的Al₂O₃/SiNₓ叠层可有效钝化层级微/亚微纹理结构（HMS），其钝化效果与传统微纹理结构（CMS）接近。
iVoc 和寿命测试显示，纳米结构化抛光表面（NPS）的表面复合电流密度（J0）更低、iVoc更高，在中高注入区（最大功率点附近）的寿命更长，利于提升填充因子（FF）。
进一步分析表明，NPS表面的表面复合占比显著低于CMS和HMS，虽CMS表面积仅为NPS的1.4-1.6倍，但其表面复合速度却是NPS的3倍以上，这与光滑表面的钝化优势及晶体取向相关。
这些结果证实了层级微/亚微与纳米结构化抛光协同结构（HMNS）在降低复合损失、提升性能上的潜力。
a）CMS 和 HMS 硅片的PL光谱；b）CMS 、HMS 和 NPS 的样品的iVoc；c ）CMS 、HMS 和 NPS 的硅片的寿命曲线。d 不同纹理硅片在最大功率点注入水平下复合比例对比。e ）CMS 和 NPS 硅片的表面积比随底角变化的情况。f ） CMS 和 NPS 硅片在相同注入水平下的表面复合对比。
光伏技术的下一站?
该研究团队表示“27.03%不是终点，而是新起点。”硅电池的理论效率极限为29.2%，仍有提升空间。这项技术的突破，不仅为BC电池的大规模应用扫清障碍，更验证了“结构创新+工艺优化”的技术路线——无需依赖稀有材料或极端工艺，就能实现效率跃升。
随着TBC电池进入量产倒计时，光伏度电成本有望进一步下降。
索比光伏网 https://news.solarbe.com/202507/28/50004852.html
