中山大学&隆基绿能: 世界最高效率(26.81%)的晶体硅太阳电池

2023年5月4日，中山大学材料学院高平奇教授团队联合隆基绿能科技股份有限公司(隆基)在Nat. Energy杂志发表文章，报道了由隆基研发团队制造的转换效率高达26.81%的晶体硅异质结太阳电池研究。

隆基绿能26.81%的电池效率是目前“世界太阳能之父”、新南威尔士大学教授马丁*格林于11月19日通过视频宣布，隆基绿能该26.81%的电池效率是目前全球硅太阳能电池效率的最高纪录，不分技术路线。这是继2017年日本公司创造单结晶硅电池效率纪录26.7%以来，时隔五年诞生的最新世界纪录，也是光伏史上第一次由中国太阳能科技企业创造的硅电池效率世界纪录。

关键突破：隆基研究团队使用p-型纳米晶硅薄膜接触层替代传统的p-型非晶硅接触层。虽然这一改进在理论上的可行性比较容易理解，但成功地导入高效异质结电池，并创造出转换效率的世界纪录，却是绝无仅有的。核心技术中包含了对这一膜层的结构因子和掺杂效率方面的突破。

巨大提升：与任何其他类型的由晶体硅制成的太阳电池相比，采用新型空穴接触层能够使电池具有更优的载流子电学传输特性，并最终实现更高的光电转换效率。隆基的研究人员在标准工业级硅片上开发了这项新技术，使该技术几乎立即适用于太阳电池板的生产。与以前的技术相比，电池性能的提高非常显著，转换效率有了1.5%的绝对飞跃。隆基中央研究院徐希翔博士说：“这是迄今为止所有晶体硅太阳电池结构中性能最好的，且对应着占全球光伏市场超过95%以上份额的产品”。

物理机制：经过对空穴接触层中的载流子传输通道进行细致研究，发现新型p-型纳米晶硅接触层具有更低的激活能，有利于优化空穴传输的界面势垒并帮助激发更具效率的带间隧穿，因此呈现出更低的接触电阻。随着晶体硅异质结太阳电池的表面钝化水平越来越高，表面复合将逐渐退居到次要地位，而晶体硅本身的俄歇复合过程将逐渐发挥主导作用，此时二极管的理想因子可以小于1，接触电阻的优化将带动填充因子指标的快速提升，进而推动太阳电池综合光电转换性能取得突破。材料学院高平奇教授说：“对具备低激活能的硅基空穴接触层的研究是非常及时和极其重要的，我们的工作代表着在探索空穴接触的电性能方面取得了巨大进展，有利于提升异质结、杂化电池和其它类型的硅基太阳电池的性能”。

文献信息及来源

Hao Lin, Miao Yang, Xiaoning Ru et al. Silicon heterojunction solar cells with up to 26.81% efficiency achieved by electrically optimized nanocrystalline-silicon hole contact layers. Nature Energy (2023).

https://doi.org/10.1038/s41560-023-01255-2

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