В Китае представили солнечные элементы c рекордной эффективностью: помог лазер

Китайский производитель солнечных модулей Longi разработал солнечный элемент с гетеропереходом и тыльным контактом (BC) с эффективностью преобразования энергии 27,3% в условиях обычного освещения, что гораздо выше аналогов на рынке. Конструкцию изобретатели описали в статье, опубликованной в научном журнале Nature.

Исследователи компании объяснили, что лазерное формирование рисунка в настоящее время является самым дешевым методом создания ячеек BC, но до сих пор с его помощью не удавалось производить устройства, чья эффективность превышает 22,5%. Более того, этот метод может привести к повреждению ячеек, вызванному лазерным лучом, и снижению напряжения холостого хода и коэффициента заполнения, поскольку он вызывает деградацию аморфного пассивирующего контакта или кристаллического кремниевого интерфейса.

В своей работе инженеры Longi использовали усовершенствованный процесс оптимизации контактов лазером, который имеет общее эффективное время обработки примерно на треть меньше, чем у основных технологий, таких как PERC и TOPCon. Чтобы устранить риск повреждения ячеек, они применили три шага лазерного паттернирования, известные как P1, P2 и P3, для создания встречно-гребенчатой ​​полярности n/p путем выборочного удаления слоев N-контакта, P-контакта и оксида индия и олова (ITO) соответственно.

Шаги P1 и P3 направлены на изоляцию слоев заднего контакта соседних ячеек, а шаг P2 создает электрический путь между задним контактом ячейки с передним контактом соседней ячейки. Шаг P3, в частности, часто является источником нежелательных эффектов, таких как расслоение заднего контакта, отслаивание или плохая электрическая изоляция из-за остатков, которые остаются в канавке.

Во время испытаний новой технологии лазерный луч цилиндрической формы работал в двух режимах. Режим перекрытия, используемый в P1 и P3, полностью удалял слой, тогда как режим одиночного выстрела, используемый в P2, создавал частичный, а не полный контакт между гидрогенизированной пленкой аморфного кремния и слоем ITO.

Команда создала фотоелектрическую ячейку площадью 243 квадратных сантиметра с монокристаллической кремниевой пластиной Чохральского n-типа, легированной фосфором M6. Она нанесла плотные пассивирующие контакты с помощью плазменно-усиленного химического осаждения из паровой фазы (PECVD) при температуре 240 °C. Для удаления пленок использовался импульсный зеленый пикосекундный лазер с пятном 250 мкм.

"Эта ячейка может использоваться во всех сценариях применения фотоэлектрических систем на основе кремния", — сказал Чаовэй Сюэ, директор департамента Longi Solar журналу PV Magazine, отметив, что устройство основано на плотных пассивирующих контактах, содержащих меньше водорода по сравнению с обычными контактами, используемыми в элементах BC, что, по его словам, снижает паразитное поглощение света и улучшает пассивацию.

В Longi также создали устройство с меньшим содержанием индия, достигшее эффективности 26,5%. По словам ученых, они также добились эффективности 26,2% для солнечных элементов HBC, металлизированных низкотемпературной медной (Cu) пастой, нанесенной методом трафаретной печати. Предлагаемая технология производства призвана отделить использование редкого индия и драгоценного серебра от технологии гетероперехода элемента, поскольку PERC и TOPCon сложно создавать в больших количествах из-за необходимости в серебряных контактах.

Longi не уточнила, были ли эти результаты подтверждены независимой сторонней организацией.