Солнечные батареи: рекордная эффективность и экономия серебра

Исследовательская группа под руководством профессора Е Цзичуня из Нинбоского института материаловедения и инженерии (NIMTE) Китайской академии наук, совместно с партнерами, представила новаторское решение для промышленных TOPCon (tunnel oxide passivating contact) солнечных элементов. Разработанный подход позволяет одновременно достичь высокой эффективности, снизить затраты и улучшить двусторонние характеристики генерации энергии.

TOPCon солнечные элементы являются ведущей фотовольтаической технологией на современном рынке кристаллических кремниевых фотоэлементов, занимая более 70% мирового рынка. Это обусловлено их высокой эффективностью преобразования мощности (PCE), конкурентоспособной ценой и возможностью массового производства. Однако дальнейшее развитие технологии сталкивается с проблемами, такими как высокое потребление серебряной пасты, паразитные оптические потери и ограниченная двусторонняя производительность, что замедляет прогресс в повышении эффективности и снижении стоимости.

Для решения этих задач команда ученых разработала техническое решение, пригодное для массового производства. Используя промышленные кремниевые пластины M10, решение предусматривает применение высокоточного трафаретной печати для изготовления передних металлических контактов. Одновременно с этим, на задней стороне интегрирована локализованная структура поликремниевого контакта.

Процесс трафаретной печати для передней стороны позволяет создавать сверхтонкие металлические пальцы, что сокращает потребление серебряной пасты на 0,12 мг на ватт (мг/Вт). В сочетании с модифицированной серебряной пастой, этот метод формирует плотные наносеребряные кластеры на контактном интерфейсе между электродами и кремниевыми пластинами, снижая контактное сопротивление до 2,4 миллиом-сантиметра (мОм·см²).

В то же время, локализованная структура на задней стороне эффективно минимизирует паразитное поглощение света, повышая двустороннюю производительность элемента примерно до 90%. Благодаря этим инновациям, команда успешно создала промышленный TOPCon солнечный элемент с сертифицированной эффективностью PCE 26,09%. Эта стратегия позволяет преодолеть традиционный компромисс между эффективностью, стоимостью и двусторонними характеристиками — ключевым ограничением в предыдущих разработках TOPCon.

Данная работа предлагает масштабируемое и практичное решение для производства высокоэффективных и недорогих TOPCon элементов.