Исследователи из Университета Сучжоу вместе с компанией Zhejiang Jinko Solar Co. Ltd. и партнёрами создали новую архитектуру двусторонних солнечных элементов. Разработка решает давнюю проблему: снимает ограничения по КПД для элементов типа TOPCon (tunnel oxide passivating contact — туннельно-оксидный пассивированный контакт) открывая дорогу более эффективным тандемным технологиям.
Идея проста, но эффективна — объединить структуру TOPCon с перовскитными материалами. Полученная гибридная архитектура сводит к минимуму потери энергии и заметно повышает отдачу панелей.
Читайте: Чистая вода из солнца – Корейский опреснитель выдаёт 4 литра в час без электричества
Модернизация архитектуры
Элементы TOPCon всегда славились высоким коэффициентом полезного действия, но у технологии есть серьёзный изъян.
Классическая сборка требует толстых слоёв поликремния — иначе при производстве нарушится электрический контакт. Но чем толще слой, тем сильнее оптическое поглощение и ниже общая эффективность.
Как объясняют учёные, для надёжного контакта при промышленном обжиге сплошной слой TOPCon p-типа приходится покрывать довольно толстой плёнкой легированного поликремния. Из-за этого на фронтальной стороне панели возникает сильное паразитное поглощение света.
Учёным приходится постоянно искать баланс между снижением рекомбинации и минимизацией оптических потерь. Чтобы обойти этот барьер, исследователи модернизировали пассивирующие контакты с обеих сторон панели.
Сплошную структуру на лицевой части заменили узорчатым контактом TOPCon n-типа. Теперь он расположен исключительно под металлическими токосъёмниками — так называемыми «пальцами». Такая точечная архитектура отлично пропускает свет и сохраняет высокие электрические характеристики.
Параллельно научная группа улучшила качество самого контактного слоя. Физики сгладили поверхность кремния и применили метод осаждения в градиентном тепловом поле. Это ускорило рост кристаллов и повысило эффективность легирования.
Тандемные элементы и новые рекорды КПД
Одним из главных достижений стала успешная интеграция новой архитектуры с перовскитными тандемными элементами.
Такие панели состоят из нескольких слоёв с разной шириной запрещённой зоны. Они улавливают более широкий спектр солнечного света, выдавая максимальный КПД.
Во время испытаний полноразмерный промышленный прототип TOPCon показал сертифицированную эффективность в 26,34%. А когда технологию объединили в тандем «перовскит-TOPCon», показатели резко пошли вверх.
«Важно, что эту же платформу TOPCon мы использовали как нижний элемент в монолитных тандемах. Это позволило достичь сертифицированного КПД в 32,73%» — подчёркивает Кун Гао, автор и исследователь проекта. Разработка доказала свою совместимость с тандемными технологиями следующего поколения.
Перспективы и масштабирование
Сейчас исследователи продолжают дорабатывать узорчатые фронтальные контакты и оптимизировать тыльные структуры.
В ближайших планах — повысить стабильность тандемных устройств и ещё сильнее снизить оптические потери в нижнем кремниевом слое.
Авторы проекта не скрывают амбиций: их глобальная цель — создать на базе TOPCon архитектуру, которая обеспечит сверхвысокую эффективность и будет надёжно работать в промышленных масштабах долгие годы.
Исследование открывает дорогу к массовому производству солнечных батарей нового поколения с рекордными показателями. Технология способна сыграть ключевую роль в развитии мировой фотовольтаики и ускорить переход на возобновляемые источники энергии.
Хочу первым узнавать о ТЕХНОЛОГИЯХ – ПОДПИСАТЬСЯ на Telegram
Читать свежие обзоры гаджетов на нашем сайте – TehnObzor.RU