Nature 隆基绿能李振国、徐希翔 硅基电池27.81% 混合交叉指式背接触(HIBC)太阳能电池

来源:钙钛矿太阳能电池文献精读集锦发布时间:2025-12-18 09:56:13

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核心总结

核心创新点

开发了一种混合交叉指式背接触(HIBC)太阳能电池,通过整合全表面钝化与激光处理隧道接触,结合高低温工艺抑制复合并提升接触性能,实现27.81%的功率转换效率(接近理论极限的95%)和87.55%的填充因子(接近理论极限的98%)。

解决的问题

效率瓶颈:传统硅太阳能电池受填充因子(FF)限制,recombination和接触电阻导致效率损失,现有模型无法明确载流子损失机制。

边缘复合:高电阻率晶圆边缘Shockley-Read-Hall(SRH)复合严重,导致理想因子m=2,性能下降。

接触性能权衡:钝化与导电性难以兼顾,如非晶硅(a-Si)层厚度增加虽提升钝化但降低隧道效应,接触电阻率升高。

实现方法

具体方法:

采用8Ω cm n型晶圆,通过AlOx/SiNx堆叠实现前表面钝化(J0=0.93 fA cm⁻²),结合激光处理i-a-Si/p-a-Si堆叠,在金字塔尖端形成4-20 nm纳米晶硅(nc-Si),降低接触电阻率。

开发原位边缘钝化技术(iPET),在高低温工艺中实现晶圆边缘钝化,抑制边缘复合。

优化n型接触掺杂浓度,将磷掺杂量降低10倍,减少 dopant扩散至晶圆本体。

性能参数

效率与核心参数:认证功率转换效率(PCE)达27.81%(指定面积133.63 cm²),开路电压(Voc)746 mV,短路电流密度(Jsc)42.71 mA cm⁻²,填充因子(FF)87.55%。

作者团队:隆基绿能李振国、徐希翔、方亮、Chaowei Xue&兰州大学贺德衍&中山大学高平奇

原文链接:https://doi.org/10.1038/s41586-025-09681-w

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