Компания Longi раскрывает подробности о самом эффективном в мире кремниевом солнечном элементе
В новой научной статье китайский производитель солнечных батарей объяснил, что гибридная ячейка с встречно-штыревыми контактами, представленная в апреле и обеспечивающая эффективность 27,81 %, основана на пассивированных туннельных контактах и диэлектрических пассивирующих слоях, а также включает в себя контакты как n-типа, так и p-типа.
Группа учёных из китайского производителя солнечных модулей Longi описала в новой научной статье гибридный солнечный элемент с встречно-штыревым контактом (HIBC) с эффективностью 27,81 %, представленный в апреле 2025 года.
В то время Лонги лишь сказал, что устройство обладает самой высокой в мире эффективностью для кремниевых солнечных элементов, а результат был сертифицирован немецким Институтом исследований солнечной энергии Хамелина (ISFH). «Пересмотрев архитектуру элементов и системы материалов, мы добились одновременного прорыва в области управления оптикой и эффективности переноса носителей заряда», — сообщил тогда представитель компании, не вдаваясь в подробности.
В статье «Кремниевые солнечные элементы с гибридными обратными контактами», опубликованной на прошлой неделе в журнале Nature, исследовательская группа компании Longi, в которую также входит её президент и основатель Ли Чжэнго, объяснила, что элемент основан на пассивированных туннельных контактах и диэлектрических пассивирующих слоях, а также включает в себя контакты как n-типа, так и p-типа.
Ученые использовали пластину M10 с высоким удельным сопротивлением и половинной огранкой, пассивированную по краям, оптимизированный контакт n-типа, сформированный с помощью комбинированного процесса при высоких и низких температурах, слой оксида индия и олова (ITO) для облегчения латерального переноса, а также многослойную структуру из оксида алюминия (AlOx) и нитрида кремния (SiNx) на текстурированной передней поверхности для минимизации рекомбинации и слой аморфного кремния (a-Si).
Они также на порядок снизили содержание фосфора в слое поликристаллического кремния n-типа (n-poly-Si), чтобы ограничить диффузию легирующих примесей в пластину. «Процесс с использованием высоких и низких температур, сочетающий в себе диффузию и осаждение, позволяет пассивировать края пластины во время производства», — пояснили они, отметив, что этот метод широко известен как технология пассивации краёв in situ (iPET).
Группа также использовала металлические пальцы с углублениями глубиной 8 мкм для сбора отверстий с выборочно вытравленным ITO, чтобы предотвратить утечку между контактами n-типа и p-типа. Кроме того, была увеличена толщина слоя a-Si, чтобы обеспечить достаточное покрытие p–i–n-перехода и полную герметизацию боковых стенок n-поликремния. Чтобы снизить контактное сопротивление, слой был кристаллизован с помощью импульсного зелёного наносекундного лазера для сохранения пассивации краёв.
«Для достижения оптимального баланса между пассивацией и проводимостью необходимо тщательно регулировать толщину слоя a-Si, его оптические свойства и параметры лазера, такие как плотность мощности и длительность импульса», — подчеркнули учёные.
Мировой рекорд по эффективности преобразования энергии — 27,81 % — был достигнут на элементе с активной поверхностью 133,63 см2. Устройство также обеспечило ток короткого замыкания 5698 мА, напряжение холостого хода 744,9 мВ и коэффициент заполнения 87,55 %.
«Такие результаты достигаются за счёт внедрения передовых технологий, в том числе лазерной кристаллизации, пассивации кромок in situ и оптимизированной обработки поверхности, которые в совокупности снижают коэффициент идеальности до значения ниже 1 при отслеживании максимальной мощности (MPP), что значительно повышает коэффициент заполнения», — отмечается в статье.
Коэффициент идеальности показывает, насколько электрическое поведение солнечного элемента соответствует поведению идеального диода. Обычно его значения варьируются от 1 до 2.
Заглядывая в будущее, Лонги сказал, что новые технологии можно легко масштабировать для использования в производстве солнечных элементов с гетеропереходом (HJT). «Контакт p-типа демонстрирует на 50 % больше резистивных потерь, чем контакт n-типа, что указывает на необходимость дальнейшего улучшения контактного сопротивления», — заявили в компании.