鈣鈦礦/晶硅疊層太陽(yáng)電池具有開(kāi)發(fā)面向效率大于30%光伏組件的潛力,是光伏領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。當(dāng)前,隧穿氧化層鈍化接觸(TOPCon)硅太陽(yáng)能電池采用晶體硅電池技術(shù)。這一技術(shù)兼具高效率、成本效益和大規(guī)模生產(chǎn)等優(yōu)勢(shì)。目前,如何研發(fā)基于TOPCon底電池的高效鈣鈦礦/晶硅疊層電池技術(shù)是光伏產(chǎn)業(yè)的重要問(wèn)題。

高質(zhì)量的雙面TOPCon底電池需要在n型TOPCon電子收集端和p型TOPCon空穴收集端同時(shí)實(shí)現(xiàn)良好的表面鈍化。然而,在絨面上,基于摻硼多晶硅的鈍化接觸結(jié)構(gòu)的鈍化質(zhì)量不佳,導(dǎo)致底電池開(kāi)路電壓下降,制約了基于TOPCon底電池的疊層電池效率提升。

中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所研究員葉繼春、曾俞衡等,聯(lián)合浙江大學(xué)教授余學(xué)功團(tuán)隊(duì),探討了絨面上p型TOPCon鈍化質(zhì)量的提升及其在高效疊層電池中的應(yīng)用等問(wèn)題。

該研究通過(guò)改善絨面氧化硅的完整性、優(yōu)化硼擴(kuò)散曲線、提升氧化鋁注氫質(zhì)量等策略,提高了p型TOPCon的鈍化質(zhì)量。常規(guī)的雙面對(duì)稱(chēng)壽命片的單面飽和電流密度與隱含開(kāi)路電壓分別是34.2 fA/cm2和689 mV;而優(yōu)化后的p型TOPCon,壽命片的單面飽和電流密度與隱含開(kāi)路電壓分別為12.9 fA/cm2和715 mV。同時(shí),雙絨面TOPCon底電池的開(kāi)路電壓從690 mV提升至710 mV。目前,該研究所獲得的TOPCon底電池相關(guān)技術(shù)指標(biāo)處于行業(yè)內(nèi)先進(jìn)水平。

進(jìn)一步,該團(tuán)隊(duì)將TOPCon底電池與鈣鈦礦頂電池集成,制備出n-i-p型正式鈣鈦礦/硅兩端疊層太陽(yáng)電池,獲得超過(guò)1.9 V的開(kāi)路電壓和28.20%的效率(認(rèn)證效率為27.3%),這展現(xiàn)出該體系具有開(kāi)發(fā)高效疊層電池及組件的潛力。

近期,相關(guān)研究成果以Highly passivated TOPCon bottom cells for perovskite/silicon tandem solar cells為題,發(fā)表在《自然-通訊》(Nature Communications)上。研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金、浙江省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和寧波市重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等的支持。