在追逐太阳能电池29.4%理论效率极限的征程中，中国力量再次取得里程碑式突破。近日，天合光能研发团队在顶级期刊 Nature Communications 上发表论文，宣布其硅异质结太阳能电池效率经认证突破27.0%，并成功打造效率高达25.44%的大面积组件，其核心性能指标“电池-组件效率转换比率”更是达到了惊人的98.6%。这一成果不仅刷新了行业纪录，更展示了通向理论极限的清晰技术路径。
一、研究背景与挑战
追求更高的光电转换效率，是光伏技术发展的永恒主题。近年来，硅异质结技术因其卓越的钝化效果，成为冲击效率极限的明星。然而，走向产业化之路面临两大核心挑战：
- 效率与成本的平衡：实验室的高效率通常依赖耗时漫长的精细工艺，难以适应大规模生产的节奏和成本控制。
- “实验室效率”与“组件效率”的差距：一个优秀的电池在封装成组件后，往往因光学和电学损失而导致性能大幅下降。如何将电池的高性能“无损”地传递到组件中，是行业公认的难题。
二、研究亮点
天合光能的这项研究，正是在解决上述挑战中取得了突破，其三大亮点尤为突出：
- 亮点一：27.0%的电池效率与87.06%的超高填充因子 研究团队在210mm大尺寸矩形硅片上，实现了认证效率27.0%，并获得了高达87.06%的填充因子，体现了电池优异的导电和钝化水平。
- 亮点二：98.6%的电池-组件转换比率 这是本文最引人瞩目的成就之一。通常，电池封装成组件后会有3-5%的功率损失。而该研究将这一损失压缩至极低的水平，最终实现了25.44%的认证组件效率，证明了该技术具备无与伦比的产业化潜力。
- 亮点三：彻底消除关键性复合损失 团队通过技术创新，成功将困扰业界多年的J02复合电流密度降至几乎为0，这是实现超高开路电压和填充因子的物理基础。
三、核心机理
如此优异的性能，源于两项核心的材料与工艺创新：
- 背面抛光技术：传统电池背面是粗糙的绒面结构，虽然有利于光吸收，但也存在大量缺陷，成为载流子复合的“陷阱”。研究团队借鉴了PERC和TOPCon技术中的抛光理念，通过精确控制碱性溶液的腐蚀时间，在电池背面形成了一个高度平整的表面。平整的表面为后续沉积高质量的钝化薄膜提供了理想基底，显著降低了表面复合。
- 渐进式RF/VHF PECVD纳米晶硅工艺：纳米晶硅层是实现高效钝化和导电的关键。研究团队摒弃了单一频率的沉积方法，创新性地采用射频先“打底”、甚高频主“生长”的渐进式沉积法。RF等离子体温和，利于形成均匀致密的晶核层；VHF等离子体则能快速实现纳米晶硅的高质量生长。这种“刚柔并济”的工艺，在保证高速沉积的同时，获得了结晶度更高、缺陷更少的纳米晶硅薄膜。
四、机理验证与对比实验
为了验证其技术的优越性，研究团队进行了详尽的测试与对比。
- 性能验证：独立的第三方认证机构ISFH CaITec和Fraunhofer ISE分别对电池和组件进行了性能认证，数据确凿可信。
- 损失分析：通过对电池到组件的功率损失进行精细拆解，发现其串联电阻损失极低，特别是正面栅线的电阻损失控制得非常好，这得益于其优化的电极设计和 Smart-wire 互联技术。
- 行业标杆对比：文章将自身成果与目前公开发表的最高效率记录（如隆基的HBC、Maxwell的SHJ等）进行了全面对比。结果显示，天合光能的SHJ电池在VOC × FF这一核心乘积项上具有明显优势，且其宣称的高效率有着极高的电池-组件转换比率作为坚实支撑，结论更具说服力。
五、总结与展望
本研究不仅展示了一个破纪录的效率数字，更重要的是，它通过背面抛光和渐进式PECVD两项可规模化推广的硬核技术，打通了从“实验室冠军电池”到“产业化冠军组件”的关键路径。
文章最后展望，基于目前近乎完美的钝化水平（J01和J02均降至极低）和低电阻损失，硅异质结前背接触技术是逼近29.4%理论极限的最有希望的载体。通过进一步优化光陷阱结构、应用更先进的电极技术，团队预见在不久的将来，电池效率有望突破28.4%，组件效率有望突破27%，为光伏产业的下一代技术发展注入强劲动力。
参考文献
Zhigang Xie, Haijiang Lu, Guangtao Yang, et al. 27%-efficiency silicon heterojunction cell with 98.6% cell-to-module ratio driving new momentum towards the 29.4% limit. Nat. Commun. 16, 9421 (2025).
DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-025-64465-0
索比光伏网 https://news.solarbe.com/202510/30/50011474.html
