雙面接觸的矽太陽能電池均創下26％的效率新世界紀錄

TOPCoRE太陽能電池的效率達到了26％，是兩面接觸太陽能電池的新世界紀錄。

由弗勞恩霍夫太陽能系統研究所的Armin Richter博士領導的一組研究人員使雙面接觸式矽太陽能電池的轉換效率達到了創紀錄的26。0％。在最近發表的《Nature Energy》文章“具有平衡電荷載流子和複合損失的高效雙側接觸式矽太陽能電池的設計規則”中，Richter解釋了創紀錄的電池的結構，並提出了與設計相關的基本方面甚至更高的效率。將背面電池表面設計為全面積電荷載流子收集鈍化接觸是成功的關鍵。

由晶體矽製成的太陽能電池在90％以上的市場份額中佔據著全球光伏市場的主導地位。由於近年來的技術進步，它們的效率已經非常接近晶體矽的理論效率極限（29。4％）。以前，創紀錄的效率約26％限於後方帶有兩個金屬觸點的太陽能電池，即所謂的叉指背觸點或IBC太陽能電池。然而，雙面接觸的太陽能電池已被確立為工業標準，並且由於其較低的複雜性而已成為工業生產中的首選。

Fraunhofer ISE的太陽能電池研究人員採用一種用於雙面接觸式電池的新方法，表明也有可能實現此類太陽能電池的最高效率。

記錄單元的基礎是TOPCon技術（隧道氧化物鈍化接觸）。該技術由Fraunhofer ISE開發，結合​了極低的表面重組損失和有效的載流子傳輸優勢。工業標準單元的正面有一個pn結，而記錄單元中的pn結則在背面形成了一個全表面TOPCon觸點。因此，不再需要在正面上進行全表面的硼摻雜，從而僅實現了正面接觸正下方的區域性硼擴散。

與正面帶有收集發射極的電池相比，此TOPCoRE電池（TOPCon後發射器太陽能電池）具有更高的電壓和更高的填充因子。

透過這種電池設計，可以更好地利用晶圓進行電荷載流子傳輸，並且可以更有效地鈍化正面（為此使用了氧化鋁）。

詳細的功率損耗分析表明，這種電池通常會補償並最大程度地減小電子和空穴的傳輸損耗以及傳輸和複合損耗。

“基於系統的基於模擬的分析，我們能夠得出一些未來效率高於26％的高效矽太陽能電池的基本設計規則。雙方接觸的太陽能電池都有可能達到27％的效率，而從而超過了矽太陽能電池的世界紀錄。”弗勞恩霍夫ISE光伏研究部總監Stefan Glunz教授解釋說。

Fraunhofer ISE開發的這種電池結構的主要優勢在於，後續生產步驟（將太陽能電池連線成模組）可以基於現有技術，因此可以使用許多標準技術。

參考資料：

Armin Richter et al。 Design rules for high-efficiency both-sides-contacted silicon solar cells with balanced charge carrier transport and recombination losses， Nature Energy （2021）。 DOI： 10。1038/s41560-021-00805-w