【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】隧穿氧化硅鈍化接觸(TOPCon)太陽能電池憑借其高效率和良好的規(guī)模化制造兼容性，已發(fā)展為占市場比例80%的主流技術(shù)。然而，工業(yè)級TOPCon電池距離其理論效率極限仍存在差距，效率每向前推進(jìn)0.1%都需突破多重瓶頸，這些問題主要集中在器件電學(xué)性能不足，包括：發(fā)射極鈍化質(zhì)量有限、載流子傳輸損失偏高，背面接觸結(jié)構(gòu)中銀擴(kuò)散引發(fā)的界面退化、各工藝間的匹配等問題。這些痛點制約了TOPCon技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化升級步伐。
 

　　為攻克上述技術(shù)難題，中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所光電信息材料與器件實驗室葉繼春研究員團(tuán)隊聯(lián)合晶科能源股份有限公司、蘇州大學(xué)、中國計量大學(xué)等單位，開展協(xié)同技術(shù)攻關(guān)，深挖技術(shù)瓶頸背后的關(guān)鍵科學(xué)問題，提出了一種雙面電學(xué)協(xié)同優(yōu)化的全新策略，成功實現(xiàn)了工業(yè)級TOPCon太陽能電池性能的重大突破。研究團(tuán)隊在工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)M10尺寸(313.3 cm2)硅片上，成功制備出經(jīng)認(rèn)證轉(zhuǎn)換效率達(dá)26.66%的TOPCon太陽能電池，同時創(chuàng)下744.6 mV的工業(yè)級TOPCon開路電壓新高，填充因子達(dá)85.57%，雙面率提升至88.3%，其Voc×FF/理論極限值達(dá)93.8%，遠(yuǎn)超行業(yè)此前水平，進(jìn)一步推動了TOPCon技術(shù)向理論效率極限邁進(jìn)。
 

　　在器件正面結(jié)構(gòu)優(yōu)化方面，研究團(tuán)隊開發(fā)了430 Ω/sq的高方阻硼發(fā)射極，實現(xiàn)低摻雜、淺結(jié)設(shè)計，有效提升了界面鈍化質(zhì)量，將少子壽命從0.70 ms提升至1.12 ms，飽和電流密度從～9 fA/cm2降至～5 fA/cm2，大幅降低載流子復(fù)合損失；同時，通過精細(xì)化柵線設(shè)計，將柵線間距從常規(guī)的1120 μm縮窄至825 μm、寬度從20 μm縮減至10 μm，既減少了載流子橫向傳輸阻抗、提高電流收集效率，又降低了遮光損失與銀漿耗量，實現(xiàn)了電壓與電流的雙重提升，為高效率輸出提供了關(guān)鍵支撐。
 

　　在器件背面結(jié)構(gòu)創(chuàng)新方面，研究團(tuán)隊針對銀擴(kuò)散引發(fā)的界面退化這一痛點，創(chuàng)新性地構(gòu)建了雙層隧穿氧化層/多晶硅復(fù)合結(jié)構(gòu)，內(nèi)層～40 nm輕摻雜多晶硅負(fù)責(zé)界面鈍化與銀擴(kuò)散阻擋，外層～60 nm重?fù)诫s多晶硅作為導(dǎo)電層，有效阻斷銀原子從電極向硅基體的擴(kuò)散，避免了銀顆粒形成的載流子復(fù)合中心，從而進(jìn)一步改善了界面鈍化性能；同時，研究團(tuán)隊通過激光改性+濕法刻蝕工藝，對背面無電極覆蓋區(qū)域的多晶硅層進(jìn)行局部減薄，電池背面約70%的區(qū)域僅保留內(nèi)層多晶硅，顯著降低了寄生吸收損失，大幅提升了電池雙面發(fā)電能力。
 

　　本工作通過前后兩面協(xié)同的電學(xué)精細(xì)化優(yōu)化，將“更強(qiáng)鈍化”與“更低輸運/金屬化損失”在工業(yè)級TOPCon電池統(tǒng)一起來，為高效工業(yè)TOPCon技術(shù)的發(fā)展提供了一條兼具機(jī)理清晰與可制造性的工程化路線。相關(guān)研究成果以“Dual-side electrical refinement enables efficient industrial tunnel oxide passivating contact silicon solar cells”為題，正式發(fā)表于能源領(lǐng)域頂級期刊Nature Energy(DOI: 10.1038/s41560-026-01982-2)，論文通訊作者：中國計量大學(xué)杜匯偉、晶科能源楊潔和鄭霈霆、寧波材料所曾俞衡和葉繼春研究員。這項工作得到了國家自然科學(xué)基金(62474178)、浙江省重點研發(fā)計劃(2021C01006，2024C01055)、安徽省重點研發(fā)計劃(202423h08050004)及寧波市國際科技合作計劃(2024H028)、寧波市“創(chuàng)新2025”重大專項(2022Z114)、寧波市“創(chuàng)新2035”重大專項(2024Z243)，以及遼寧省2021年度科技項目(2021JHI/10400104)的資助。