CIF紫外助力高效叠层电池研发 | 客户团队光伏重磅成果登《Nature Energy》

在该研究的钙钛矿 / TOPCon 叠层太阳能电池制备流程中，界面质量直接影响载流子传输与器件最终效率。研究团队选用CIF UVO 9 紫外臭氧清洗机，完成核心的基底表面羟基化处理步骤。

   通过紫外光与臭氧的协同作用，温和且高效地去除基底表面的有机残留污染物，提升表面能与浸润均匀性，为后续 IZO 复合层、NiOx 空穴传输层、钙钛矿薄膜等功能层的高质量沉积奠定良好基础，有效降低界面缺陷、提升层间结合力，助力器件实现更高的电压与更稳定的输出。

本次发表于《Nature Energy》的研究，围绕硅基及钙钛矿 / 硅叠层太阳能电池展开技术攻关与性能优化，核心成果可概括为四大方面，同时验证了新型电池架构的产业化潜力：

  1. 研发高效双面隧穿氧化层钝化接触（TOPCon）电池，认证效率达 26.34%设计正面图案化 n 型 TOPCon 指状电极 + 背面全区域双层 p 型 TOPCon 发射极的 Finger TOPCon 电池架构，突破传统 TOPCon 电池正面复合损耗的固有局限；制备的全尺寸电池实现743.2 mV 的高开路电压、85.0% 的填充因子，经认证光电转换效率（PCE）达26.34%，且器件表现出优异的湿热稳定性，光致衰减（LID）、光致高温衰减（LeTID）可忽略不计，WQ适配工业生产要求。

  2. 攻克 TOPCon 电池关键制备难题，优化核心钝化接触结构正面纹理化表面：通过臭氧 - QFS溶液制备圆形金字塔纹理、梯度热场（GTF）提升多晶硅结晶度、优化磷掺杂浓度（3.3×10²⁰ cm⁻³），实现图案化 SiOₓ/ 多晶硅（n⁺）钝化接触的低复合（J₀=0.6 fA cm⁻²）与低接触电阻率（0.61 mΩ cm²）；背面平面表面：开发双层 SiOₓ/ 多晶硅（p⁺）钝化接触结构，优化隧道氧化层生长工艺、多晶硅晶化与硼掺杂参数，搭配改性银浆设计，实现背面接触电阻率低至 0.55 mΩ cm²，大幅降低背面复合损耗。

  3. 制备钙钛矿 / TOPCon 叠层电池，认证效率刷新至 32.73%将上述高性能双面 TOPCon 电池作为底电池，与宽带隙钙钛矿顶电池集成，制备单节单片式钙钛矿 / TOPCon 叠层太阳能电池；器件经认证 PCE 达32.73%，开路电压高达 1.961 V，填充因子 81.83%，短路电流密度 20.40 mA cm⁻²，各项性能指标均优于现有同类叠层电池报道结果。

  4. 叠层电池兼具优异稳定性，且技术路线适配工业量产该钙钛矿 / TOPCon 叠层电池在氮气氛围、室温连续 1-sun 光照下，经 2000 小时最大功率点跟踪测试，仍能保持初始效率的 80%，表现出出色的长期工作稳定性；同时，核心的双面 TOPCon 底电池制备工艺与现有光伏工业产线WQ兼容，叠层电池的关键制备步骤无特殊苛刻要求，为后续产业化落地提供了可规模化的技术路径。

图 3 | 制绒前表面上的 SiOx/poly‑Si (n⁺) 钝化接触结构

a）圆形金字塔绒面的截面 SEM 图。b,c）常规热场（b）与梯度温度场（GTF）（c）下多晶硅（poly‑Si）的俯视 SEM 图。d）GTF 条件下 poly‑Si 的截面 SEM 图。e）有无 GTF 处理的 poly‑Si 拉曼光谱。f）经 SiOx/poly‑Si (n⁺) 钝化的织构化 n‑Si 有效少子寿命随注入水平的变化（有无 GTF 对比）。g）采用电化学电容‑电压法（ECV）测得的磷掺杂浓度分布。h）经 SiOx/poly‑Si (n⁺) 钝化的织构化 n‑Si 的饱和暗电流密度 J₀ 与隐含开路电压 iVₒc 随磷掺杂浓度的变化关系。均值的误差棒为 5 个样品的标准差。i）织构化 n‑Si 上 SiOx/poly‑Si (n⁺) 的接触电阻率 ρc 随磷掺杂浓度的变化关系。柱状图与误差棒分别为 5 个样品的平均值与标准差。

图 4 | 背侧双层 SiOx/poly‑Si (p⁺) 钝化接触

a）双层 SiOx/poly‑Si (p⁺) 结构的高角环形暗场像（HAADF）及 EDX 元素分布图。b）经双层 SiOx/poly‑Si (p⁺) 钝化的平面 n‑Si 的隐含开路电压 iVₒc 随热氧化生长 SiOx 厚度的变化关系。c）有无预退火处理的硼扩散多晶硅薄膜拉曼光谱。d,e）经双层 SiOx/poly‑Si (p⁺) 钝化的平面 n‑Si 的隐含开路电压 iVₒc 随 poly‑Si (p⁺) 结晶度（d）及硼掺杂浓度（e）的变化关系。b、d、e 中柱状图与误差棒分别为 3 个样品的平均值与标准差。f）n‑Si 上双层 SiOx/poly‑Si (p⁺) 的接触电阻率 ρc 随银粉中碱金属氧化物含量的变化关系。f 中均值误差棒为 6 个样品的标准差。g）烧结后双层 SiOx/poly‑Si (p⁺) 与银电极接触界面的截面 SEM 图。