Новая архитектура TOPCon преодолевает компромисс оптических и рекомбинационных потерь

Исследователи из Сучжоуского университета, компании Zhejiang Jinko Solar и других институтов предложили конструкцию двустороннего солнечного элемента, которая преодолевает ограничения недавно разработанных элементов с туннельными оксидными пассивирующими контактами (TOPCon). Их решение, описанное в Nature Energy, объединяет структуры TOPCon с перовскитами — материалами, которые благодаря уникальной кристаллической решётке эффективно поглощают свет.

Ключевая проблема традиционных TOPCon-элементов — компромисс между снижением рекомбинационных потерь и минимизацией оптических потерь. Учёные решили её, переработав конструкцию передних и задних контактов. На лицевой стороне они заменили сплошную структуру на паттернированный n-тип контакта, оставив слой оксида кремния и легированного поликремния только под металлическими контактами (finger-type). Это снизило паразитическое поглощение света, сохранив высокую селективность носителей заряда. На тыльной стороне применили двухслойный p-тип контакта со сверхтонким оксидным слоем, что улучшило пассивацию и совместимость с металлизацией. Кроме того, для повышения качества слоя использовали сглаживание поверхности и процесс осаждения в градиентном тепловом поле.

В результате прототип промышленного размера достиг сертифицированной эффективности 26,34% с высоким напряжением холостого хода 743,2 мВ. А при интеграции этой структуры в качестве нижнего элемента в тандемный перовскитный солнечный элемент эффективность составила уже 32,73%, что демонстрирует высокую совместимость разработанной архитектуры с технологиями следующего поколения.

В будущем авторы планируют оптимизировать конструкцию передних контактов, уменьшая ширину и толщину поликремниевых «пальцев» для дальнейшего снижения потерь. Также они намерены глубже изучить механизмы переноса и рекомбинации носителей заряда в реальных условиях эксплуатации и сосредоточиться на повышении долгосрочной стабильности тандемных устройств, чтобы достичь высокой эффективности и надёжности в промышленном масштабе.