据中国科学院消息,中国科学院宁波材料技术与工程研究所团队通过双面电学协同优化新策略,在工业标准M10尺寸硅片上制备出转换效率达26.66%的TOPCon太阳能电池,创下开路电压744.6 mV、填充因子85.57%的工业级新高,为高效TOPCon技术的产业化升级提供了新路径。
该电池的关键性能指标包括:认证转换效率26.66%,开路电压744.6 mV,填充因子85.57%,双面率提升至88.3%,其Voc×FF/理论极限值达到93.8%。研究成果已发表于国际期刊《自然-能源(850101)》。
在器件正面结构优化方面,研究团队取得了两项重要进展。一是开发了430 Ω/sq的高方阻硼发射极,实现了低掺杂、浅结设计,将少子寿命从0.70 ms提升至1.12 ms,饱和电流密度从约9 fA/cm2降至约5 fA/cm2,显著降低了载流子复合损失。二是通过精细化栅线设计,将栅线间距从常规的1120 μm缩窄至825 μm、宽度从20 μm缩减至10 μm,有效减少了载流子横向传输阻抗、提高了电流收集效率,并降低了遮光损失与银浆耗量。
在器件背面结构创新方面,团队构建了双层隧穿氧化层/多晶硅复合结构。内层约40 nm轻掺杂多晶硅负责界面钝化与银扩散阻挡,外层约60 nm重掺杂多晶硅作为导电层,能够阻断银原子向硅基体的扩散,避免形成载流子复合中心。同时,通过激光改性结合湿法刻蚀工艺,对背面无电极覆盖区域的多晶硅层进行局部减薄,使电池背面约70%的区域仅保留内层多晶硅,降低了寄生吸收损失,提升了双面发电能力。
此项研究通过前后两面的协同电学精细化优化,成功在工业级topcon电池上统一了“更强钝化”与“更低输运/金属化损失”,为高效工业TOPCon技术的发展提供了一条机理清晰且具备可制造性的工程化路线。研究工作得到了国家自然科学基金等项目的支持。
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