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德國哈梅林太陽能研究所ISFH的科學家設計了一種集成光子晶體的多晶硅氧化物 (POLO) 叉指背接觸 (IBC) 太陽能電池，發(fā)現(xiàn)這種架構有可能達到 28% 以上的功率轉(zhuǎn)換效率，比科學界認為的效率極限還高，并且發(fā)現(xiàn)，通過改進鈍化，效率還可以提高到 29.1%。

IBC(Interdigitated back contact)電池出現(xiàn)于20世紀70年代，是最早研究的背結電池，最初主要應用于聚光系統(tǒng)中，后因聚光光伏不被行業(yè)看好而逐漸失去關注，但美國SunPower和德國哈梅林太陽能研究所一直在繼續(xù)IBC電池的研究。天合光能光伏科學與技術國家重點實驗室也曾經(jīng)取得23.5%的光電轉(zhuǎn)換效率并15次打破IBC電池的世界紀錄。

IBC電池最大的特點是PN結和金屬接觸都處于電池的背面，正面沒有金屬電極遮擋的影響，因此具有更高的短路電流Jsc，同時背面可以容許較寬的金屬柵線來降低串聯(lián)電阻Rs從而提高填充因子FF；加上電池前表面場（FrontSurfaceField,FSF）以及良好鈍化作用帶來的開路電壓增益，使得這種正面無遮擋的電池就擁有了高轉(zhuǎn)換效率。

隨著設備成本的下降和工藝的成熟，IBC電池慢慢形成了三大工藝路線：1）以SunPower為代表的經(jīng)典IBC電池工藝；2）以ISFH為代表的POLO-IBC電池工藝；3）以Kaneka為代表的HBC電池工藝（IBC-SHJ）。

此次德國ISFH的研究人員就是通過一系列數(shù)值模擬，評估光子晶體如何提高IBC太陽能電池的效率。該太陽能電池基于鈍化的電子選擇性n +型氧化物上多晶硅 (POLO ) 結的負觸點，電池和正極觸點處的空穴選擇性 p +型 POLO 結。

研究人員認為，光子晶體是周期性介電結構，非常適合光伏中的光捕獲應用，因為它們具有禁止特定頻率范圍的光傳播的帶隙，會增加光子路徑長度，尤其是對于高波長。麥克斯韋方程和光子晶體已經(jīng)商業(yè)化用于其他應用，研究人員嘗試在光伏電池上應用，并計劃通過實驗研究角度依賴性和光譜變化的影響等問題。

假設模擬電池依賴于 150 μ m的標準硅片厚度，科學家發(fā)現(xiàn)在正常入射光下可以實現(xiàn)超過 28% 的效率。通過由氧化鋁和氮化硅 (Al2O3/SiNx/Al2O3) 制成的背面介電層堆疊來改進POLO結的氫化工藝，還可以進一步提高相同標準厚度下器件的效率，有可能達到高達 29.1% 的效率。

研究人員還期待開發(fā)一種工業(yè)上可行且廉價的方法，即使在鋸切損壞的蝕刻表面上也能制造光子晶體，在太陽能電池正面應用的目標尺寸約為 1-3 微米，通常光子晶體是采用光刻技術來實現(xiàn)，但研究人員希望找到對光伏來說足夠便宜的技術來實現(xiàn)。

至于基于光子晶體的太陽能電池的成本，將與高效優(yōu)質(zhì)電池相同，但其成本遠高于標準 PERC 模塊，業(yè)內(nèi)更看好低成本的同源技術TBC電池工藝（TOPCon-IBC）。但研究人員希望能通過新技術來降低成本，比如新興的廉價金屬化方案。

原標題：打破效率極限，IBC電池有望實現(xiàn)29.1%