Мировая фотоэлектрическая индустрия может отметить важное достижение, которое компания JinkoSolar совместно со своими партнерами и исследовательскими институтами отметила достижением первого сертифицированного мирового рекорда эффективности солнечных батарей промышленного-масштаба. Мировой рекорд стал результатом использования одного солнечного элемента TOPCon размера M10, разработанного сотрудниками JinkoSolar и сертифицированного как имеющего максимальную эффективность преобразования энергии 26,66%. Таким образом, достигнутая эффективность позволяет компании сократить разрыв в эффективности, достигнутой при массовом-произведении продукции и теоретическом максимуме.
Кроме того, разработка этого элемента была независимо протестирована и проверена аккредитованной испытательной лабораторией в Китае и привела к самому высокому зарегистрированному показателю эффективности, полученному на сегодняшний день для солнечных элементов TOPCon в промышленных масштабах, что открывает путь для коммерциализации высокоэффективных солнечных технологий.
Совместное совершенство: от лаборатории к производству
Новое рекордное-устройство было создано в сотрудничестве с исследователями из JinkoSolar и Нинбонского института технологии и инженерии материалов (NIMTE) Китайской академии наук, а также с исследователями из Университета Сучжоу и Китайского университета Цзилян.
Технические аспекты инновации были описаны в журнале Nature Energy в статье под названием «Двусторонняя электрическая обработка обеспечивает эффективные промышленные туннельные оксидные пассивирующие контактные кремниевые солнечные элементы», написанной Чжэньхаем Яном и др. под руководством профессора Цзичун Е в качестве соответствующего автора.
Технические инновации: двусторонняя-стратегия совершенствования
Исследовательская группа использовала пластину M10 с эффективной площадью313,3 см², полностью соответствует современным стандартам промышленного производства, гарантируя, что достигнутые результаты могут быть напрямую перенесены в производственную среду.
Главный прорыв заключается в комплексной двусторонней-стратегии электрической оптимизации, которая устраняет давние ограничения в архитектуре ячеек TOPCon.
На лицевой стороне, исследователи реализовалиэмиттеры бора с высоким-листовым-сопротивлением(приблизительно 430 Ом/кв.) в сочетании с оптимизированной конструкцией сетки. Этот подход значительно улучшает пассивацию поверхности за счет уменьшения концентрации активного бора и глубины диффузии, тем самым сводя к минимуму оже-рекомбинацию с кремниевой подложкой. Об усилении пассивации свидетельствует увеличение эффективного времени жизни неосновных носителей с 0,70 мс до 1,12 мс и снижение плотности рекомбинационного тока с ~9 фА/см² до ~5 фА/см².
Чтобы компенсировать повышенное контактное сопротивление, связанное с эмиттерами с высоким -листовым-сопротивлением, команда оптимизировала конструкцию передней решетки, уменьшив расстояние между пальцами с 1120 мкм примерно до825 μmи сужение ширины пальца с ~ 20 мкм до ~ 10 мкм. Эта оптимизация не только компенсирует потери при транспортировке носителя, но также снижает оптическое затенение и расход серебряной пасты.
На задней стороне, команда представила романдвухслойная-структура из туннельного оксида и поликремнияпредназначен для смягчения деградации, вызванной-металлизацией. Анализ с помощью просвечивающей электронной микроскопии и энергодисперсионной спектроскопии показал, что в обычных однослойных образцах атомы серебра полностью проникают в слой поликремния и проникают в кремниевую подложку. Напротив, двухслойная-структура эффективно блокирует диффузию серебра.-наружный слой поликремния останавливает проникновение серебра в большей части, а внутренний оксидный слой дополнительно предотвращает проникновение серебра в подложку.
Внутренний слой поликремния солнечного элемента имеет более высокий уровень кристалличности, а также пониженную плотность границ зерен. Кроме того, внешний, или аморфный, слой солнечного элемента обеспечивает канал контролируемой диффузии серебра, позволяющий модифицировать поверхностную структуру солнечного элемента, позволяя формировать «омические» контакты. Эти инновационные изменения в конструкции солнечного элемента увеличили эффективный срок службы неосновных носителей заряда (с 3,54 мс до 5,87 мс) и увеличили предполагаемое напряжение разомкнутой цепи (с 752 мВ до 757 мВ).
Рекордные-показатели эффективности
В стандартных условиях испытаний солнечный элемент TOPCon размера M10 показал исключительные показатели производительности:
Эффективность преобразования энергии: 26.66%
Напряжение разомкнутой-цепи (Voc):744,6 мВ
Коэффициент заполнения (FF): 85.57%
Ток короткого-замыкания:13,109 мА
По словам профессора Йе, ведущего автора исследования: «Устройство достигло83,8% от теоретического предела эффективностиЭто превосходит обычные солнечные элементы TOPCon». Это представляет собой значительное улучшение по сравнению с относительными электрическими характеристиками предыдущих элементов TOPCon (91,6%), приближаясь к уровню самой передовой технологии кремниевых гетеропереходов.
Улучшенная двусторонность для реальной-мировой производительности
Важным нововведением является локальное утончение заднего слоя поликремния в не-неметаллизированных областях ячеек. Команде удалось повысить квантовую эффективность клетки при освещении сзади, уменьшив толщину поликремния в этих областях со 100 нм до 40 нм.
Экспериментальные данные показали, что утончение поликремния приводит к увеличению плотности тока короткого замыкания на 2,88 мА/см² при заднем освещении ячейки. Оптическое моделирование показало, что на каждые 10 нм уменьшения толщины поликремния потери паразитного поглощения уменьшаются примерно на 0,40 мА/см², а эффективное поглощение в кремниевой подложке увеличивается примерно на 0,32 мА/см².
В результате двусторонность элемента увеличилась с 83,4% до 88,3%, что значительно увеличило потенциальный выход энергии в реальных ситуациях, когда сбор заднего-бокового света способствует общему количеству вырабатываемой энергии.
Дорожная карта до 28% и выше
Развивая этот рекорд, компания JinkoSolar продолжает оставаться лидером в области технологий TOPCon, установив мировой рекорд лабораторного-солнечного элемента TOPCon с эффективностью 27,02 %, подтвержденный NPVM в Китае. JinkoSolar также смогла достичь максимальной эффективности преобразования энергии 25,58% с помощью своего последнего модуля TOPCon, сертифицированного TÜV SÜD. Чтобы способствовать развитию своей технологии, JinkoSolar разработала долгосрочную-дорожную карту развития технологий. JinkoSolar публично заявила в своем последнем официальном документе, что ожидает превышения порога эффективности в 28 % к 2028 году, а также намерена продолжить разработку технологии TOPCon и сохранить лидирующие позиции в производстве высокоэффективных фотоэлектрических модулей.
Последствия для отрасли
Технология TOPCon в настоящее время доминирует70% доля рынкав мировой фотоэлектрической отрасли благодаря своей экономичности-и совместимости с существующими производственными процессами. Этот последний прорыв в области эффективности демонстрирует, что элементы TOPCon промышленного-масштаба по-прежнему имеют значительный потенциал для совершенствования, бросая вызов предположениям о зрелости технологии и расширяя планы развития солнечных элементов на основе кремния-.
Это достижение обеспечивает жизнеспособный технический путь для сокращения разрыва между промышленным производством и теоретическими пределами эффективности, что еще больше укрепляет конкурентные позиции TOPCon на мировом рынке солнечной энергии. Поскольку отрасль продолжает требовать более высокой эффективности и более низкой приведенной стоимости электроэнергии, такие инновации играют решающую роль в ускорении глобального энергетического перехода.
