牛！不到一个月，隆基绿能，再发Nature！光伏再迎重大突破！

顶刊收割机 · 公众号 · · 2024-10-03 08:18

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太阳能电池是将太阳能转化为电能的重要技术，因其在可再生能源领域的巨大潜力而成为研究热点。然而，目前太阳能电池在效率、可扩展性和可靠性等方面仍存在诸多挑战，限制了其广泛应用和市场推广。

成果简介

为了解决这些问题， 隆基绿能科技有限公司李振国、徐希翔、Liang Fang 、Chaowei Xue以及扬州大学丁建宁教授等人 携手在Nature期刊上发表了题为“Silicon heterojunction back contact solar cells by laser patterning”的最新论文。科学家们提出了多种改进策略，包括优化材料性能、提升制造工艺和改进光电转换机制等。例如，研究者通过引入新型吸光材料和改善光电结构，显著提高了太阳能电池的光电转换效率。

本方法生产出第一块效率超过 27% 的硅太阳能电池。同时，针对表面复合和接触电阻等关键参数的优化，使得电池在不同环境条件下的表现更加稳定。这些研究不仅提升了太阳能电池的整体性能，还为可再生能源的可持续发展提供了理论基础和技术支持。

相关链接： 突破极限！隆基绿能/苏州大学，Nature！

9月5日发表的Nature中，研究者们提出了一种双层交织钝化策略，包括首先引入超薄LiF层，然后沉积二碘化双铵分子（EDAI）。这一策略结合了高效的电子提取与非辐射复合的抑制，成功解决了界面复合问题。

通过在双面纹理化的区熔（CZ）硅异质结电池上构建钙钛矿-硅串联器件， 研究团队实现了稳定PCE 33.89%的认证效率 ，填充因子（FF）达到83.0%，开路电压（Voc）接近1.97伏。 这项研究不仅突破了单结Shockley-Queisser极限（33.7%） ，也为钙钛矿-硅串联电池的进一步优化提供了重要的技术路径。

研究亮点

（1）本文首次实现了通过激光图案化技术制造高效率的硅异质结背接触（HBC）太阳能电池，成功生产出效率超过27%的硅太阳能电池，标志着HBC电池在效率提升方面的重要进展。

（2）实验通过在晶圆上沉积氢化非晶硅层，进行表面钝化和光生载流子收集，开发了一种新型的密集钝化接触。这一方法通过高温处理和优化材料致密度，显著降低了接触电阻率，从而提高了整体功率转换效率（PCE）。

（3）研究中采用了三步激光图案化工艺，有效避免了激光加工中的热损伤，保障了电池的性能。通过模拟与实验，确定了激光能量密度，优化了激光图案化过程，使HBC电池在短路电流密度和填充因子方面表现优于传统光刻技术。

（4）作者开发了无铟和无银的HBC太阳能电池，分别实现了26.5%和26.2%的效率，展现了在稀有材料限制下的可持续性和可扩展性。同时，通过激光图案化技术，显著降低了制造复杂度和工艺时间，提高了生产效率。

图文导读

图1：HBC太阳能电池的发展。

图2. HBC 的密集钝化 N 接触。

图3. 激光图案化过程。

图4: 太瓦级可持续性分析。

结论与展望

本成果为高效硅太阳能电池的制造提供了新的思路和方法，特别是在激光图案化技术的应用上，展现了其在提高功率转换效率（PCE）方面的潜力。通过将电极设计集中于背面，不仅减少了光线遮挡，还提升了电池的美观性和效率。此外，利用氢化非晶硅层的钝化效应，配合精确的激光处理，研究者成功降低了接触电阻，提高了电池的整体性能。这些进展表明，优化材料和工艺可以有效克服当前制造中的技术挑战，如激光损伤和复杂的图案化过程。尤其是在应对日益增长的可再生能源需求方面，这种创新的制造方式为实现碳中和目标提供了可行的解决方案。

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