Китайские исследователи совершили прорыв в технологии солнечных элементов, достигнув рекордной эффективности 27% с использованием высокоомных кремниевых пластин. Компания Longi совместно с учеными из Университета Сунь Ятсена разработала инновационный метод пассивации краев, который решает ключевую проблему хрупкости таких пластин.
Высокоомные слаболегированные кремниевые пластины обладают явными преимуществами в эффективности, но до сих пор не получили широкого коммерческого применения. Эти пластины имеют меньше центров рекомбинации, что значительно улучшает электрические характеристики, однако их практическое использование ограничивалось хрупкостью – они легко трескаются при обработке, резке и сборке модулей.
В отличие от них, стандартные пластины, выращенные методом Чохральского, доминируют на массовом рынке фотоэлектрических систем благодаря своей механической прочности и устойчивости к термическим и механическим нагрузкам.
Исследователи обнаружили, что высокоомные пластины работают при более высоких плотностях избыточных носителей в точке максимальной мощности и имеют более плоские градиенты концентрации. Это снижает сбор носителей и делает их чрезвычайно чувствительными к рекомбинации на краях.
Без надлежащей пассивации края пластины действуют как сток, сводя на нет теоретические преимущества производительности. Команда продемонстрировала, что сочетание высокоомных пластин с пассивацией краев in-situ необходимо для управления их чувствительностью и раскрытия полного потенциала.
Команда изготовила гибридные солнечные элементы с чередующимися тыльными контактами (HIBC) размером 7,2 × 3,6 дюйма, используя как высокоомные, так и стандартные пластины. Высокоомные пластины имели сопротивление 8-10 Ом·см, в то время как стандартные – 1,0-1,5 Ом·см.
Испытания показали, что добавление эффективной пассивации краев улучшило производительность как низкоомных, так и высокоомных солнечных элементов, причем для высокоомных пластин прирост был больше. Для низкоомных элементов пассивация краев увеличила псевдо-коэффициент заполнения на 0,48% и эффективность на 0,34%.
Это открытие позволяет использовать теоретические преимущества высокоомных пластин на практике, создавая солнечные элементы с более высокой эффективностью. Технология может привести к созданию более производительных солнечных панелей, что особенно важно для дальнейшего снижения стоимости солнечной энергии и расширения ее применения.
Исследование показывает, что управление рекомбинацией на краях через пассивацию позволяет этим пластинам поддерживать сильный сбор носителей и высокую эффективность, преобразуя их теоретические преимущества в практические, высокопроизводительные солнечные элементы.