鈣鈦礦/晶硅疊層太陽電池具有開發面向效率大于30%光伏組件的潛力,是光伏領域的研究熱點。當前,隧穿氧化層鈍化接觸(TOPCon)硅太陽能電池采用晶體硅電池技術。這一技術兼具高效率、成本效益和大規模生產等優勢。目前,如何研發基于TOPCon底電池的高效鈣鈦礦/晶硅疊層電池技術是光伏產業的重要問題。
高質量的雙面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構的鈍化質量不佳,導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。
中國科學院寧波材料技術與工程研究所研究員葉繼春、曾俞衡等,聯合浙江大學教授余學功團隊,探討了絨面上p型TOPCon鈍化質量的提升及其在高效疊層電池中的應用等問題。
該研究通過改善絨面氧化硅的完整性、優化硼擴散曲線、提升氧化鋁注氫質量等策略,提高了p型TOPCon的鈍化質量。常規的雙面對稱壽命片的單面飽和電流密度與隱含開路電壓分別是34.2 fA/cm2和689 mV;而優化后的p型TOPCon,壽命片的單面飽和電流密度與隱含開路電壓分別為12.9 fA/cm2和715 mV。同時,雙絨面TOPCon底電池的開路電壓從690 mV提升至710 mV。目前,該研究所獲得的TOPCon底電池相關技術指標處于行業內先進水平。
進一步,該團隊將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/硅兩端疊層太陽電池,獲得超過1.9 V的開路電壓和28.20%的效率(認證效率為27.3%),這展現出該體系具有開發高效疊層電池及組件的潛力。
近期,相關研究成果以Highly passivated TOPCon bottom cells for perovskite/silicon tandem solar cells為題,發表在《自然-通訊》(Nature Communications)上。研究工作得到國家自然科學基金、浙江省重點研發計劃和寧波市重點研發計劃等的支持。