Промышленные солнечные элементы достигают эффективности 26,09% при меньшем использовании серебра и улучшенных двусторонних характеристиках.

Исследовательская группа под руководством профессора Е Цзичуна из Института технологии материалов и инженерии Нинбо (NIMTE) Китайской академии наук в сотрудничестве с партнерами предложила синергетическое техническое решение, позволяющее промышленным солнечным элементам с туннельным оксидным пассивирующим контактом (TOPCon) одновременно достигать высокой эффективности, низкой стоимости и превосходных характеристик двусторонней генерации электроэнергии.

Исследование опубликовано в журнале Джоуль.

Солнечные элементы TOPCon, являясь основной фотоэлектрической технологией на современном рынке фотоэлектрических систем из кристаллического кремния, занимают более 70% доли мирового рынка, что обусловлено их высокой эффективностью преобразования мощности (PCE), ценовой конкурентоспособностью и возможностью массового производства.

Однако их промышленному развитию препятствуют насущные проблемы, в том числе высокий расход серебряной пасты, паразитные оптические потери и ограниченные двусторонние характеристики — все это препятствует дальнейшему повышению эффективности и усилиям по снижению затрат.

Чтобы решить эти проблемы, исследовательская группа разработала техническое решение, непосредственно применимое к массовому производству. Используя промышленные кремниевые пластины M10, решение использует высокоточный процесс трафаретной печати по стали для изготовления передних металлических пальцев ячеек, одновременно интегрируя локализованную поликремниевую контактную структуру на задней стороне.

Процесс печати по стальному трафарету на лицевой стороне позволяет изготавливать сверхтонкие металлические пальцы, снижая расход серебряной пасты элементов на 0,12 мг на ватт (мг/Вт). В сочетании с модифицированной серебряной пастой этот процесс формирует плотные кластеры наносеребра на контактной поверхности между электродами и кремниевыми пластинами, снижая контактное сопротивление до 2,4 миллиом-сантиметров (мОм·см).²).

Между тем, проектирование локализованной конструкции на задней стороне эффективно минимизирует паразитное оптическое поглощение, повышая двусторонность клетки примерно до 90%.

Благодаря этим инновациям команда успешно изготовила промышленный солнечный элемент TOPCon с сертифицированным PCE 26,09%. Эта стратегия разрушает традиционные компромиссы между эффективностью, стоимостью и двусторонними характеристиками — ключевое ограничение в предыдущей разработке TOPCon.

Эта работа обеспечивает жизнеспособное и масштабируемое решение для производства высокопроизводительных и недорогих элементов TOPCon.