维度网讯,澳大利亚新南威尔士大学(UNSW)与中国光伏制造商DAS Solar的联合研究团队开发出一种新技术,用于优化硅背接触(BC)太阳能电池的金属栅极设计,该电池在后表面采用隧道氧化物钝化接触(TBC)。
这一技术采用零主栅(ZBB)设计。研究团队表示,该设计可大幅降低金属化所需的银(Ag)用量。研究第一作者宋登元对pv magazine介绍,与多主栅(MBB)方案相比,ZBB设计能将银浆消耗量降低约3-4 mg/W,具体数值因太阳能电池的金属化图形设计不同而略有差异。在当前银价频繁波动的背景下,降低银消耗对稳定生产成本、推动TBC太阳能电池大规模产业化具有重要意义。
在UNSW先进太阳能电池模拟技术支持下,DAS Solar于2025年初至下半年启动了ZBB TBC电池技术的量产。串焊设备、焊接工艺和银浆已全面优化,并已做好工业化规模生产的准备。据宋登元介绍,DAS Solar已实现TBC电池的大规模生产,银消耗约为6 mg/W,量产优质批次的峰值转换效率超过27%。
这款ZBB TBC电池厚度为160微米,尺寸为182 mm × 105 mm。前表面采用随机直立金字塔织构,底角为53°,并使用氧化铝(Al₂O₃)/氮化硅(SiNₓ)/二氧化硅(SiO₂)叠层进行钝化。低折射率SiO₂层的加入进一步降低了前表面反射率。在背面,该器件依赖p型多晶硅、n型多晶硅和一个未掺杂的间隙区域,其中p型和n型多晶硅区域均为平坦设计,以增强表面钝化质量。

研究人员使用SunSolve进行光学建模、Quokka3进行电学建模,对ZBB TBC电池的性能进行了测量,并将其与使用典型电接触焊盘作为电流收集和互连点的参考器件做了对比。光学结果显示,电流生成对栅线宽度基本不敏感,但随着栅线间距增大,陷光效果减弱导致电流略有下降。就基于焊盘的设计而言,性能主要受限于主栅相关损耗,更宽、更多的主栅和焊盘有利于提升效率。相比之下,ZBB设计将电流收集转移到栅线上,损耗随栅线几何形状的变化更为明显,因此倾向于更大的主栅分段和有效的电流路径。
在两种架构中,通过改进丝网印刷技术减小栅线宽度都能带来明显的效率提升。基于焊盘的电池至少需要11 mg/W的银浆,而ZBB电池在7 mg/W的银浆消耗下保持了相近的效率。研究人员总结,ZBB相对于基于焊盘的TBC的绝对效率增益至少为0.1%,当银浆消耗低于10 mg/W时这一增益将显著增加。从减少银浆消耗的角度看,ZBB配置具有优势,尽管互连和组件可靠性的挑战增加需要仔细评估。该新方法已发表在《光伏进展》(Progress in Photovoltaics)上,论文题为“隧道氧化物钝化背接触硅太阳能电池的栅极优化”(Grid Optimization of Tunnel Oxide Passivated Back Contact Silicon Solar Cells)。
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