弗劳恩霍夫ISE的研究人员开发了一种采用TOPCon底电池、标准纹理前表面的钙钛矿-硅串联太阳能电池。他们的结果表明，TOPCon底部电池在分流电阻率方面可与串联器件中的异质结电池相当，支持可扩展且具成本效益的工业生产。
图片来源：弗劳恩霍夫 ISE
德国弗劳恩霍夫太阳能系统研究所（Fraunhofer ISE）的研究人员制造了一种钙钛矿-硅叠层太阳能电池，采用TOPCon设计和高钝化特性的底部光伏器件。
研究首席作者Mario Hanser告诉pv magazine：“我们制造了首个将TOPCon底电池与行业标准纹理前端集成的钙钛矿-硅叠层器件，效率超过30%。”“证明TOPCon2电池设计及其精益工艺流与钙钛矿/硅叠层集成兼容，标志着实现工业叠层太阳能电池生产的成本效益高峰。”
在最近发表在RRL Solar上的论文《Fully-Textured Perovskite/Silicon Tandem Solar Cells Exceeding 30% Efficiency on Both Side Tunnel Oxide Passivating Contacted Bottom Cells》中，Hanser及其同事解释了所提出的底部电池依赖于通过单侧原位掺杂非晶硅层沉积形成的两个全面积隧道氧化物钝化接触。
该单元结构在正面采用传统的微米级随机金字塔纹理，科学家们称其为硅生产线的标准，并能提供更高的分流电阻率。他们还强调，TOPCon发射极中的局部分流被认为是TOPCon2太阳能电池设计面临的主要挑战，相较于异质结（HJT）架构，因为在n型晶圆中，p-TOPCon层在后表面形成pn结时，局部分流更为常见。
科学家们使用等离子体增强化学气相沉积（PECVD）在带有平面p-TOPCon后侧的晶圆中进行氮化硅（SiNy）的氢化沉积，并沉积氧化铝和氮化硅（AlOx-SiNy），两侧电池均在650摄氏度的炉中退火。
他们指出：“在带有纹理的背面晶圆上，有金属化氧化铟锡（ITO）和银（Ag）组成的层叠，而平面p-TOPC后侧直接接触Ag，”他们指出，ITO溅射沉积后使用了热板固化退火以防止损坏。
叠层器件示意图图片来源：弗劳恩霍夫 ISE
底部的TOPCon单元随后与顶部的钙钛矿器件集成于一个叠层器件中，该器件由一种名为Me-4PACz的磷酸组成的空穴传输层（HTL），钙钛矿吸收层，富勒烯（C60）的电子传递层（ETL），氧化锡（SnOx）缓冲层，一种基于氟化镁（MgF2）的防反光涂层，以及一层银金属电极。
在标准光照条件下测试时，叠层单元实现了30.6%的功率转换效率，开路电压为1930 mV，短路电流密度为19.8 mA/cm2，填充因子为80%，测试显示该单元的性能可与基于底部HJT器件的基准叠层单元相当。
科学家强调：“这清楚地表明，顶层电池的形成和性能不受硅基底类型（SHJ或TOPCon）的影响。”“这一结果预计将被应用于其它具有纹理n-TOPCon前电极的底电池概念，例如交指TOPCon（iTOPcon）太阳能电池。”
展望未来，科学家们计划将拟议的单元设计转移到工业相关性的Czochralski（CZ）材料上。
弗劳恩霍夫ISE的其他研究人员最近首次将所谓的掩膜板前金属化方法应用于叠层太阳能电池的开发。他们制造了一个1.21平方厘米的叠层太阳能电池，采用异质结底部器件。该电池效率达到19.35%，据报道是该类型电池中采用电金属化达到的最高值。
（消息来源：pv-magazine.com, RRL Solar）
