在該研究的鈣鈦礦 / TOPCon 疊層太陽(yáng)能電池制備流程中，界面質(zhì)量直接影響載流子傳輸與器件最終效率。研究團(tuán)隊(duì)選用CIF UVO 9 紫外臭氧清洗機(jī)，完成核心的基底表面羥基化處理步驟。

   通過(guò)紫外光與臭氧的協(xié)同作用，溫和且高效地去除基底表面的有機(jī)殘留污染物，提升表面能與浸潤(rùn)均勻性，為后續(xù) IZO 復(fù)合層、NiOx 空穴傳輸層、鈣鈦礦薄膜等功能層的高質(zhì)量沉積奠定良好基礎(chǔ)，有效降低界面缺陷、提升層間結(jié)合力，助力器件實(shí)現(xiàn)更高的電壓與更穩(wěn)定的輸出。

本次發(fā)表于《Nature Energy》的研究，圍繞硅基及鈣鈦礦 / 硅疊層太陽(yáng)能電池展開(kāi)技術(shù)攻關(guān)與性能優(yōu)化，核心成果可概括為四大方面，同時(shí)驗(yàn)證了新型電池架構(gòu)的產(chǎn)業(yè)化潛力：

  1. 研發(fā)高效雙面隧穿氧化層鈍化接觸（TOPCon）電池，認(rèn)證效率達(dá) 26.34%設(shè)計(jì)正面圖案化 n 型 TOPCon 指狀電極 + 背面全區(qū)域雙層 p 型 TOPCon 發(fā)射極的 Finger TOPCon 電池架構(gòu)，突破傳統(tǒng) TOPCon 電池正面復(fù)合損耗的固有局限；制備的全尺寸電池實(shí)現(xiàn)743.2 mV 的高開(kāi)路電壓、85.0% 的填充因子，經(jīng)認(rèn)證光電轉(zhuǎn)換效率（PCE）達(dá)26.34%，且器件表現(xiàn)出優(yōu)異的濕熱穩(wěn)定性，光致衰減（LID）、光致高溫衰減（LeTID）可忽略不計(jì)，WQ適配工業(yè)生產(chǎn)要求。

  2. 攻克 TOPCon 電池關(guān)鍵制備難題，優(yōu)化核心鈍化接觸結(jié)構(gòu)正面紋理化表面：通過(guò)臭氧 - QFS溶液制備圓形金字塔紋理、梯度熱場(chǎng)（GTF）提升多晶硅結(jié)晶度、優(yōu)化磷摻雜濃度（3.3×102? cm?3），實(shí)現(xiàn)圖案化 SiO?/ 多晶硅（n?）鈍化接觸的低復(fù)合（J?=0.6 fA cm?2）與低接觸電阻率（0.61 mΩ cm2）；背面平面表面：開(kāi)發(fā)雙層 SiO?/ 多晶硅（p?）鈍化接觸結(jié)構(gòu)，優(yōu)化隧道氧化層生長(zhǎng)工藝、多晶硅晶化與硼摻雜參數(shù)，搭配改性銀漿設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)背面接觸電阻率低至 0.55 mΩ cm2，大幅降低背面復(fù)合損耗。

  3. 制備鈣鈦礦 / TOPCon 疊層電池，認(rèn)證效率刷新至 32.73%將上述高性能雙面 TOPCon 電池作為底電池，與寬帶隙鈣鈦礦頂電池集成，制備單節(jié)單片式鈣鈦礦 / TOPCon 疊層太陽(yáng)能電池；器件經(jīng)認(rèn)證 PCE 達(dá)32.73%，開(kāi)路電壓高達(dá) 1.961 V，填充因子 81.83%，短路電流密度 20.40 mA cm?2，各項(xiàng)性能指標(biāo)均優(yōu)于現(xiàn)有同類(lèi)疊層電池報(bào)道結(jié)果。

  4. 疊層電池兼具優(yōu)異穩(wěn)定性，且技術(shù)路線適配工業(yè)量產(chǎn)該鈣鈦礦 / TOPCon 疊層電池在氮?dú)夥諊?、室溫連續(xù) 1-sun 光照下，經(jīng) 2000 小時(shí)最大功率點(diǎn)跟蹤測(cè)試，仍能保持初始效率的 80%，表現(xiàn)出出色的長(zhǎng)期工作穩(wěn)定性；同時(shí)，核心的雙面 TOPCon 底電池制備工藝與現(xiàn)有光伏工業(yè)產(chǎn)線WQ兼容，疊層電池的關(guān)鍵制備步驟無(wú)特殊苛刻要求，為后續(xù)產(chǎn)業(yè)化落地提供了可規(guī)模化的技術(shù)路徑。

圖 3 | 制絨前表面上的 SiOx/poly?Si (n?) 鈍化接觸結(jié)構(gòu)

a）圓形金字塔絨面的截面 SEM 圖。b,c）常規(guī)熱場(chǎng)（b）與梯度溫度場(chǎng)（GTF）（c）下多晶硅（poly?Si）的俯視 SEM 圖。d）GTF 條件下 poly?Si 的截面 SEM 圖。e）有無(wú) GTF 處理的 poly?Si 拉曼光譜。f）經(jīng) SiOx/poly?Si (n?) 鈍化的織構(gòu)化 n?Si 有效少子壽命隨注入水平的變化（有無(wú) GTF 對(duì)比）。g）采用電化學(xué)電容?電壓法（ECV）測(cè)得的磷摻雜濃度分布。h）經(jīng) SiOx/poly?Si (n?) 鈍化的織構(gòu)化 n?Si 的飽和暗電流密度 J? 與隱含開(kāi)路電壓 iV?c 隨磷摻雜濃度的變化關(guān)系。均值的誤差棒為 5 個(gè)樣品的標(biāo)準(zhǔn)差。i）織構(gòu)化 n?Si 上 SiOx/poly?Si (n?) 的接觸電阻率 ρc 隨磷摻雜濃度的變化關(guān)系。柱狀圖與誤差棒分別為 5 個(gè)樣品的平均值與標(biāo)準(zhǔn)差。

圖 4 | 背側(cè)雙層 SiOx/poly?Si (p?) 鈍化接觸

a）雙層 SiOx/poly?Si (p?) 結(jié)構(gòu)的高角環(huán)形暗場(chǎng)像（HAADF）及 EDX 元素分布圖。b）經(jīng)雙層 SiOx/poly?Si (p?) 鈍化的平面 n?Si 的隱含開(kāi)路電壓 iV?c 隨熱氧化生長(zhǎng) SiOx 厚度的變化關(guān)系。c）有無(wú)預(yù)退火處理的硼擴(kuò)散多晶硅薄膜拉曼光譜。d,e）經(jīng)雙層 SiOx/poly?Si (p?) 鈍化的平面 n?Si 的隱含開(kāi)路電壓 iV?c 隨 poly?Si (p?) 結(jié)晶度（d）及硼摻雜濃度（e）的變化關(guān)系。b、d、e 中柱狀圖與誤差棒分別為 3 個(gè)樣品的平均值與標(biāo)準(zhǔn)差。f）n?Si 上雙層 SiOx/poly?Si (p?) 的接觸電阻率 ρc 隨銀粉中堿金屬氧化物含量的變化關(guān)系。f 中均值誤差棒為 6 個(gè)樣品的標(biāo)準(zhǔn)差。g）燒結(jié)后雙層 SiOx/poly?Si (p?) 與銀電極接觸界面的截面 SEM 圖。