【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】隧穿氧化層鈍化接觸(TOPCon)太陽(yáng)能電池憑借其高效率與規(guī)?；圃靸?yōu)勢(shì)，已迅速崛起為光伏領(lǐng)域的主流技術(shù)。截至2024年，其市場(chǎng)份額已突破晶硅光伏市場(chǎng)的70%。然而，工業(yè)級(jí)TOPCon電池仍面臨幾大關(guān)鍵挑戰(zhàn)：柵線過(guò)寬帶了較大的光學(xué)遮擋、銀漿消耗量高導(dǎo)致平準(zhǔn)化度電成本(LCOE)居高不下，以及傳統(tǒng)背面全面積多晶硅結(jié)構(gòu)所帶來(lái)的寄生吸收問題，限制了電池的雙面發(fā)電增益。因此，在提升效率的同時(shí)，兼顧成本下降與雙面率優(yōu)化，成為TOPCon技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展的關(guān)鍵。
 

　　針對(duì)上述瓶頸，中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所高效太陽(yáng)能電池與寬禁帶半導(dǎo)體團(tuán)隊(duì)在葉繼春研究員的帶領(lǐng)下，基于前期在TOPCon電池領(lǐng)域的積累(Nat. Energy,2023,8,1250; Energy Environ. Sci. 2021,14, 6406；Adv. Energy Mater.,2022,2203006; Small,2023,1,2304348; Cell Rep. Phys. Sci. 2021,2,1;Sol. RRL: 2021,5, 2100644; 2023,7,2201082; Sol. Energy Mater. Sol. Cells 2021,223,110970; 2021,230,111229; 2022,238,111586; 2022,240,111713; 2022,243,111803; 2022,250, 112047;  2023,257,112354;  2023,257,112393)，與捷泰新能源科技有限公司合作提出一項(xiàng)可量產(chǎn)的協(xié)同創(chuàng)新方案。該方案通過(guò)結(jié)合正面高精度鋼版印刷技術(shù)與背面局部多晶硅接觸結(jié)構(gòu)，在工業(yè)級(jí)M10硅片(面積為335 cm2)上取得了顯著突破，實(shí)現(xiàn)了認(rèn)證轉(zhuǎn)換效率高達(dá)26.09%的TOPCon電池，同時(shí)有效降低了銀漿消耗并顯著提升了雙面率。這一成果標(biāo)志著TOPCon技術(shù)邁向新階段，為增強(qiáng)其市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力奠定了基礎(chǔ)。
 

　　在正面金屬化工藝中，采用高精度鋼版印刷技術(shù)替代傳統(tǒng)絲網(wǎng)印刷，制備出高寬比達(dá)58.9%的超窄電極柵線，使得單位功率銀耗降低0.12 mg/W。同時(shí)，通過(guò)銀漿配方的創(chuàng)新，在銀電極與硅界面形成了致密的納米銀顆粒網(wǎng)絡(luò)，將接觸電阻率大幅降低至2.4 mΩ·cm2，提升了載流子傳輸性能。此外，研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了創(chuàng)新的背面局部多晶硅接觸結(jié)構(gòu)，替代傳統(tǒng)的全區(qū)域覆蓋，將寄生吸收損失降至最低，實(shí)現(xiàn)了約90%的高雙面率，從而使得電池在實(shí)際戶外工況下的發(fā)電量增益大幅增加。該協(xié)同策略成功打破了“效率-成本-雙面性能”之間的制約關(guān)系，為TOPCon電池的高性能、低成本制造提供了可行且具備推廣價(jià)值的解決方案，有力推動(dòng)TOPCon技術(shù)成為未來(lái)太瓦級(jí)光伏部署的核心動(dòng)力。
 

　　相關(guān)成果以“Steel-stencil printing and local polysilicon contacts enable 26.09%-efficient industrial-grade tunnel oxide passivating contact solar cells”為題發(fā)表于能源領(lǐng)域頂級(jí)期刊Joule
 

　　寧波材料所2023級(jí)博士生杜浩江為第一作者，捷泰新能魯偉明博士，蘇州大學(xué)楊陣海青年特聘教授，寧波材料所曾俞衡研究員、葉繼春研究員為通訊作者。這項(xiàng)工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金(61974178、61874177)、寧波市“創(chuàng)新2025”重大專項(xiàng)(2022Z114、2020Z098)、遼寧省2021年度科技項(xiàng)目(2021JHI/10400104)、寧波國(guó)際科技合作計(jì)劃(2024H028)、浙江省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃(2021C01006、2024C01055)等支持。
 

圖1 高效TOPCon太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與性能表現(xiàn)

 

　　(光電信息材料與器件實(shí)驗(yàn)室 杜浩江)