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宁波材料所等发展出n-i-p钙钛矿/晶硅叠层太阳电池
2024年10月16日 14:39:07
来源：化工仪器网 点击量：5551
中国科学院宁波材料技术与工程研究所研究员叶继春、曾俞衡等，联合浙江大学教授余学功团队，针对TOPCon底电池在钙钛矿/晶硅叠层太阳电池中的应用，提出了一系列创新性的技术改进，显著提升了底电池的钝化质量和整体性能。
【化工仪器网 项目成果】近年来，钙钛矿/晶硅叠层太阳电池因其具有开发面向效率大于30%光伏组件的潜力，成为光伏领域的研究热点。隧穿氧化层钝化接触(TOPCon)硅太阳能电池技术，凭借其高效率、成本效益和大规模生产等优势，正逐渐成为这一领域的重要技术路径。然而，如何研发基于TOPCon底电池的高效钙钛矿/晶硅叠层电池技术，仍是光伏产业面临的重要挑战。
高质量的双面TOPCon底电池需要在n型TOPCon电子收集端和p型TOPCon空穴收集端同时实现良好的表面钝化。然而，在绒面上，基于掺硼多晶硅的钝化接触结构的钝化质量不佳，导致底电池开路电压下降，制约了基于TOPCon底电池的叠层电池效率提升。
中国科学院宁波材料技术与工程研究所研究员叶继春、曾俞衡等，联合浙江大学教授余学功团队，针对TOPCon底电池在钙钛矿/晶硅叠层太阳电池中的应用，提出了一系列创新性的技术改进，显著提升了底电池的钝化质量和整体性能。
高质量的双面TOPCon底电池需要在n型TOPCon电子收集端和p型TOPCon空穴收集端同时实现良好的表面钝化。然而，在绒面上，基于掺硼多晶硅的钝化接触结构(p型TOPCon结构)的钝化质量不佳，导致了底电池的开路电压(Voc)显著下降，严重制约了基于TOPCon底电池的叠层电池效率提升。为了解决这一问题，研究团队通过改善绒面氧化硅的完整性、优化硼扩散曲线、提升氧化铝注氢质量等策略，显著提升了p型TOPCon的钝化质量。
具体而言，常规的双面对称寿命片的单面饱和电流密度(J0,s)和隐含开路电压(iVoc)分别是34.2 fA/cm²和689 mV；而优化后的p型TOPCon，寿命片的J0,s和iVoc分别降至12.9 fA/cm²和提升至715 mV；双绒面TOPCon底电池的开路电压也从690 mV大幅提升至710 mV。这一技术突破为制备高效叠层电池提供了坚实的基础。
进一步的研究中，团队将优化后的TOPCon底电池与钙钛矿顶电池集成，成功制备出n-i-p型正式钙钛矿/硅两端叠层太阳电池。该叠层电池在1 cm²的面积上，获得了超过1.9 V的开路电压和28.20%的效率(认证效率为27.3%)。这一结果不仅展示了TOPCon底电池在钙钛矿/晶硅叠层太阳电池中的巨大潜力，也为未来高效叠层电池及组件的商业化应用铺平了道路。
该研究的创新点和重要性在于，通过系统性地优化TOPCon底电池的钝化质量，显著提升了叠层电池的整体性能。这一技术突破不仅解决了当前钙钛矿/晶硅叠层太阳电池研发中的关键问题，也为光伏产业的持续发展和技术创新提供了有力支持。
相关研究成果以Highly passivated TOPCon bottom cells for perovskite/silicon tandem solar cells为题，于近日发表在《自然-通讯》(Nature Communications)上。
参考来源： 宁波材料技术与工程研究所
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