高平奇教授/林豪副教授团队Nature Communications：27.09%转换效率的硅异质结背接触太阳电池的实现及下一步发展

      近日，中山大学高平奇/林豪团队联合隆基绿能科技股份有限公司通过激光图形化技术制备出了转换效率高达27.09%的硅异质结背接触太阳电池。
      背接触（BC）技术，通过将电极全部转移到电池背面，实现电池前表面100%面积吸光（消除了前背接触电池前表面电极遮挡的问题），可大幅提升短路电流，促进电池效率的进一步提升。同时，背接触技术可作为兼容多种钝化接触技术的平台性技术，成为量产晶硅太阳电池的研究热点。
      然而，由于背接触电池结构的复杂化，不仅提升了制备电池的工艺难度，而且引入了常规前背接触电池不具备的多种物理特性，如电学遮荫、极性边缘复合和串阻对结构设计的敏感性等问题。通过建立电学遮荫和极性边缘复合等物理模型，并开发了相应的量化测试方法（如光束诱导电流、分区少子和极性边缘复合等测试方法），成功降低了边缘复合电流密度（J₀₂ ≤ 0.6 nA/cm²）、接触电阻率对串阻贡献（R_S ≤ 0.34 Ω·cm²）及电学遮荫造成的电流密度损失（J_shade ≤ 0.1 mA/cm²），最终实现了27.09%的转换效率。进一步，我们指出结合先进的纳米晶薄膜钝化接触技术、硅片边缘钝化技术，以及前表面减反层和背反射器的优化，将有望提升转换效率到27.7%。需要强调的是，该研究虽然以硅异质结背接触电池作为分析对象，但适用于所有背接触电池。本研究为背接触电池效率持续提升和性能细化指导提供了全面且系统的测试及模拟方法。

图一 电池结构及性能

图二 量化测试方法

图三 效率提升展望

      上述成果于2024年10月16日以“27.09%-efficiency silicon heterojunction back contact solar cell and going beyond”为题发表于期刊Nature Communications。威廉希尔WilliamHill官方网站料学院在读博士生汪根顺、苏巧、唐旱波和隆基绿能吴华博士为论文共同第一作者，威廉希尔WilliamHill官方网站料学院林豪副教授、高平奇教授和隆基绿能方亮博士、李振国、徐希翔博士为论文的共同通讯作者。上述工作得到了国家自然科学基金项目和国家重点研发项目的支持。原文链接https://www.nature.com/articles/s41467-024-53275-5。