寧波材料所等發(fā)展出n-i-p鈣鈦礦/晶硅疊層太陽電池
【化工儀器網(wǎng) 項目成果】近年來，鈣鈦礦/晶硅疊層太陽電池因其具有開發(fā)面向效率大于30%光伏組件的潛力，成為光伏領(lǐng)域的研究熱點。隧穿氧化層鈍化接觸(TOPCon)硅太陽能電池技術(shù)，憑借其高效率、成本效益和大規(guī)模生產(chǎn)等優(yōu)勢，正逐漸成為這一領(lǐng)域的重要技術(shù)路徑。然而，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)，仍是光伏產(chǎn)業(yè)面臨的重要挑戰(zhàn)。
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空穴收集端同時實現(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)功團隊，針對TOPCon底電池在鈣鈦礦/晶硅疊層太陽電池中的應(yīng)用，提出了一系列創(chuàng)新性的技術(shù)改進，顯著提升了底電池的鈍化質(zhì)量和整體性能。
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空穴收集端同時實現(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)(p型TOPCon結(jié)構(gòu))的鈍化質(zhì)量不佳，導(dǎo)致了底電池的開路電壓(Voc)顯著下降，嚴(yán)重制約了基于TOPCon底電池的疊層電池效率提升。為了解決這一問題，研究團隊通過改善絨面氧化硅的完整性、優(yōu)化硼擴散曲線、提升氧化鋁注氫質(zhì)量等策略，顯著提升了p型TOPCon的鈍化質(zhì)量。
具體而言，常規(guī)的雙面對稱壽命片的單面飽和電流密度(J0,s)和隱含開路電壓(iVoc)分別是34.2 fA/cm²和689 mV；而優(yōu)化后的p型TOPCon，壽命片的J0,s和iVoc分別降至12.9 fA/cm²和提升至715 mV；雙絨面TOPCon底電池的開路電壓也從690 mV大幅提升至710 mV。這一技術(shù)突破為制備高效疊層電池提供了堅實的基礎(chǔ)。
進一步的研究中，團隊將優(yōu)化后的TOPCon底電池與鈣鈦礦頂電池集成，成功制備出n-i-p型正式鈣鈦礦/硅兩端疊層太陽電池。該疊層電池在1 cm²的面積上，獲得了超過1.9 V的開路電壓和28.20%的效率(認(rèn)證效率為27.3%)。這一結(jié)果不僅展示了TOPCon底電池在鈣鈦礦/晶硅疊層太陽電池中的巨大潛力，也為未來高效疊層電池及組件的商業(yè)化應(yīng)用鋪平了道路。
該研究的創(chuàng)新點和重要性在于，通過系統(tǒng)性地優(yōu)化TOPCon底電池的鈍化質(zhì)量，顯著提升了疊層電池的整體性能。這一技術(shù)突破不僅解決了當(dāng)前鈣鈦礦/晶硅疊層太陽電池研發(fā)中的關(guān)鍵問題，也為光伏產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展和技術(shù)創(chuàng)新提供了有力支持。
相關(guān)研究成果以Highly passivated TOPCon bottom cells for perovskite/silicon tandem solar cells為題，于近日發(fā)表在《自然-通訊》(Nature Communications)上。
參考來源： 寧波材料技術(shù)與工程研究所
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