科學家設計新型雙面太陽能電池，效率突破32%

TOPCon結構優化減少能量損耗。

由蘇州大學、浙江晶科能源有限公司及相關研究機構組成的團隊開發出一種新型雙面太陽能電池結構，有望突破當前隧穿氧化層鈍化接觸（TOPCon）太陽能電池長期存在的效率瓶頸，同時為更高效的疊層太陽能技術鋪平道路。該設計將TOPCon結構與鈣鈦礦材料相結合，構建出混合架構，可有效降低能量損耗并提升性能。

“我們的研究源于當前TOPCon太陽能電池的根本性局限，”高錕博士與楊新波教授解釋道，“在工業化TOPCon器件中，正面仍采用硼擴散的p+發射極，這會導致顯著的復合損耗，限制了效率的進一步提升。一種自然的改進策略是用局域化的TOPCon接觸替代該發射極。”

結構重塑

TOPCon太陽能電池雖以高效率著稱，但存在重大技術權衡。傳統設計需要較厚的多晶硅層來保障制造過程中的電接觸性能，但這會加劇光吸收損耗，降低整體表現。“全區域p型TOPCon層需要較厚的摻雜多晶硅膜，以確保工業化燒結工藝中的良好電接觸，這導致了正面嚴重的寄生光吸收，”高錕指出，“這使得TOPCon技術在降低復合損耗與最小化光學損耗之間形成根本性矛盾。”

為突破這一瓶頸，研究團隊對正反兩面鈍化接觸結構進行了重新設計。他們在正面摒棄全區域結構，創新性地引入僅在金屬柵線下方存在的圖形化n型TOPCon接觸。這種“指狀”結構在維持優異電學性能的同時，有效降低了光學吸收。團隊還通過平滑硅表面并采用梯度熱場沉積工藝優化晶體生長與摻雜效率，進一步提升了TOPCon接觸層的質量。

疊層電池實現更高效率

該研究最顯著的成果之一，在于新型TOPCon結構與鈣鈦礦疊層太陽能電池的兼容性。疊層電池通過堆疊不同帶隙的多層材料，能更寬光譜地捕獲陽光，從而實現更高效率。測試中，工業尺寸的TOPCon原型器件取得了26.34%的認證效率；當其集成于鈣鈦礦/TOPCon疊層結構時，效率獲得顯著提升。

“重要的是，同一TOPCon平臺作為底電池應用于單片鈣鈦礦/TOPCon疊層電池后，實現了32.73%的認證效率，”高錕表示，“這充分證明了我們的設計與下一代疊層技術的高度兼容性。”

聚焦工業化可靠性

研究團隊正致力于進一步優化圖形化正面接觸結構并提升背面接觸性能。未來的研究還將聚焦于提高疊層器件的穩定性，并降低硅底電池的光學損耗。

“我們的最終目標是開發出基于TOPCon的器件結構，在工業化規模下同時實現超高效能與長期可靠性，”研究人員表示。該研究為兼具高效率與工業化兼容性的下一代太陽能電池提供了可行路徑，有望在光伏技術持續進步與可再生能源規模化部署中發揮重要作用。

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