TOPCon电池微孔新发现助推效率突破

发布时间:2026-03-20 00:29  点击:1次

中国组件制造商德赛太阳能联合河北大学及德国于利希研究中心,在TOPCon太阳能电池界面微孔研究上取得重大突破。研究团队首次识别出两类截然不同的微孔:传统文献中已知的复合微孔,以及新发现的钝化微孔。前者因多晶硅与单晶硅直接接触产生大量悬挂键缺陷,导致严重载流子复合;后者则因界面保留了充足氧原子,有效钝化了悬挂键缺陷,同时允许载流子高效隧穿。

该研究首席作者宋登元指出,这种独特的微结构在异质结(HJT)或PERC电池中并不存在,表明TOPCon电池具备实现更高性能的理论基础。钝化微孔的存在意味着微孔本身并非有害,关键在于其是否被有效钝化。这一结论为后续TOPCon电池的效率提升指明了清晰方向,显著增强了钝化微孔理论的工程应用价值。

在发表于《自然·通讯》的论文中,研究人员解释了工业制造中背面碱性抛光导致氧化层厚度不均的三大场景:厚度超过1.7纳米的氧化层虽能优异钝化缺陷但限制载流子隧穿;厚度小于1.3纳米的氧化层则因氧钝化不足形成有害的复合微孔;而中间态的薄层则可能在晶格接触处保留氧,形成有益的钝化微孔。此前,前两种情况已通过高分辨透射电镜等手段广泛研究,但钝化微孔在晶体硅光伏领域从未被观测到。

研究团队利用高分辨球差校正透射电镜,对硅氧化物/多晶硅界面进行了原子级**观测,获得了两类微孔的物理证据。通过优化低压化学气相沉积中的氧化工艺,结合定制的背面抛光及多晶硅沉积技术,团队在182毫米×183.75毫米的准方形硅片上成功制备了333.3平方厘米的TOPCon电池。该电池正面采用行业标准的选择性发射极结构,实现了低至1毫欧·平方厘米的接触电阻;背面则通过嵌入超薄氧化层形成多晶硅结。

实验数据显示,具有钝化微孔的**电池在标准光照下实现了25.40%的光电转换效率和738.7毫伏的开路电压。研究证实,通过控制氧化温度、时间及气氛,可调节微孔内的氧含量,从而在界面钝化与载流子隧穿之间取得**平衡。

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