【儀表網 研發快訊】隧穿氧化硅鈍化接觸(TOPCon)太陽能電池憑借其高效率和良好的規模化制造兼容性，已發展為占市場比例80%的主流技術。然而，工業級TOPCon電池距離其理論效率極限仍存在差距，效率每向前推進0.1%都需突破多重瓶頸，這些問題主要集中在器件電學性能不足，包括：發射極鈍化質量有限、載流子傳輸損失偏高，背面接觸結構中銀擴散引發的界面退化、各工藝間的匹配等問題。這些痛點制約了TOPCon技術的產業化升級步伐。
為攻克上述技術難題，中國科學院寧波材料技術與工程研究所光電信息材料與器件實驗室葉繼春研究員團隊聯合晶科能源股份有限公司、蘇州大學、中國計量大學等單位，開展協同技術攻關，深挖技術瓶頸背后的關鍵科學問題，提出了一種雙面電學協同優化的全新策略，成功實現了工業級TOPCon太陽能電池性能的重大突破。研究團隊在工業標準M10尺寸(313.3 cm2)硅片上，成功制備出經認證轉換效率達26.66%的TOPCon太陽能電池，同時創下744.6 mV的工業級TOPCon開路電壓新高，填充因子達85.57%，雙面率提升至88.3%，其Voc×FF/理論極限值達93.8%，遠超行業此前水平，進一步推動了TOPCon技術向理論效率極限邁進。
在器件正面結構優化方面，研究團隊開發了430 Ω/sq的高方阻硼發射極，實現低摻雜、淺結設計，有效提升了界面鈍化質量，將少子壽命從0.70 ms提升至1.12 ms，飽和電流密度從～9 fA/cm2降至～5 fA/cm2，大幅降低載流子復合損失；同時，通過精細化柵線設計，將柵線間距從常規的1120 μm縮窄至825 μm、寬度從20 μm縮減至10 μm，既減少了載流子橫向傳輸阻抗、提高電流收集效率，又降低了遮光損失與銀漿耗量，實現了電壓與電流的雙重提升，為高效率輸出提供了關鍵支撐。
在器件背面結構創新方面，研究團隊針對銀擴散引發的界面退化這一痛點，創新性地構建了雙層隧穿氧化層/多晶硅復合結構，內層～40 nm輕摻雜多晶硅負責界面鈍化與銀擴散阻擋，外層～60 nm重摻雜多晶硅作為導電層，有效阻斷銀原子從電極向硅基體的擴散，避免了銀顆粒形成的載流子復合中心，從而進一步改善了界面鈍化性能；同時，研究團隊通過激光改性+濕法刻蝕工藝，對背面無電極覆蓋區域的多晶硅層進行局部減薄，電池背面約70%的區域僅保留內層多晶硅，顯著降低了寄生吸收損失，大幅提升了電池雙面發電能力。
本工作通過前后兩面協同的電學精細化優化，將“更強鈍化”與“更低輸運/金屬化損失”在工業級TOPCon電池統一起來，為高效工業TOPCon技術的發展提供了一條兼具機理清晰與可制造性的工程化路線。相關研究成果以“Dual-side electrical refinement enables efficient industrial tunnel oxide passivating contact silicon solar cells”為題，正式發表于能源領域頂級期刊Nature Energy(DOI: 10.1038/s41560-026-01982-2)，論文通訊作者：中國計量大學杜匯偉、晶科能源楊潔和鄭霈霆、寧波材料所曾俞衡和葉繼春研究員。這項工作得到了國家自然科學基金(62474178)、浙江省重點研發計劃(2021C01006，2024C01055)、安徽省重點研發計劃(202423h08050004)及寧波市國際科技合作計劃(2024H028)、寧波市“創新2025”重大專項(2022Z114)、寧波市“創新2035”重大專項(2024Z243)，以及遼寧省2021年度科技項目(2021JHI/10400104)的資助。
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