通过激光图案化实现的HBC太阳能电池
通过激光图案化实现的HBC太阳能电池
扬州大学丁建宁教授团队联合隆基绿能等团队在新一期国际知名学术期刊Nature（《自然》）杂志上刊文“Silicon heterojunction back contact solar cells by laser patterning”，公开报道了通过激光优化流程，制备低成本高效背接触晶硅太阳电池的研究成果。
近日，扬州大学丁建宁教授团队联合隆基绿能等团队在新一期国际知名学术期刊Nature（《自然》）杂志上刊文“Silicon heterojunction back contact solar cells by laser patterning”，公开报道了通过激光优化流程，制备低成本高效背接触晶硅太阳电池的研究成果。
本文介绍了一种利用激光技术制备高效背接触硅异质结太阳能电池的方法，实现了27.3%的效率，创下了新的纪录。文章针对背接触电池制备过程中存在的复杂性和效率损失问题，提出了三个关键工艺改进：密集钝化接触、无激光损伤的激光刻蚀和通过优化湿化学工艺控制刻蚀深度。此外，文章还探讨了在太瓦规模下，如何减少对稀有铟和贵金属银的依赖，并展示了无铟和银背接触电池的制备，分别实现了26.5%和26.2%的效率。该方法为高效背接触硅异质结太阳能电池的制备提供了新的思路，并有望推动光伏技术在建筑和交通领域的应用。
背接触太阳电池（BC电池）将PN结（全称P型半导体-N型半导体结，是半导体器件中至关重要的结构）和金属接触挪到电池背面，使得正面没有电极遮挡，电池吸收太阳光照射的面积更大，从而可提高电池光电转换效率。但BC电池结构大大提高了工艺的复杂性，同时易引起功率损失。BC电池技术作为通用的平台型技术，可与不同的电池结构（如PREC、TOPCon、HJT）相结合，其中HJT（异质结电池）与BC结合即为背接触晶硅异质结太阳电池(Heterojunction Back Contact, HBC)。BC电池制造的关键难点在于背面复杂图案化。通过光刻、喷墨印刷和激光刻蚀等技术可实现图形化。激光图形化被认为是最经济的方法，但利用该方法制备的HBC电池，最高效率仅为22.5%。而且大规模生产仍存在技术和成本问题。此外，为了可持续发展，避免使用稀有材料铟和贵金属银也是制造HBC电池的重要挑战。
研究团队利用激光技术简化了背接触太阳能电池的制造流程并提高了功率转换效率，生产出了第一块效率超27%的硅太阳能电池。项目通过沉积氢化非晶硅层，钝化电池表面，收集光生载流子，并结合开发的新型致密钝化接触，利用不同波长的脉冲皮秒激光实现背面图形化。团队所开发的高效HBC电池技术成功地将生产流程缩短了三分之二。此外，为了满足太瓦规模的晶硅电池产能需要，团队还开发了效率为26.5%的无铟电池和效率26.2%的无银电池。
吴华博士和叶枫博士为该文章的共同第一作者，隆基绿能中央研究院徐希翔、李振国、方亮，扬州大学丁建宁，隆基绿能中央研究院薛朝伟为共同通讯作者。
来源：扬州大学、Nature