太阳能电池是将太阳能转化为电能的重要技术，因其在可再生能源领域的巨大潜力而成为研究热点。然而，目前太阳能电池在效率、可扩展性和可靠性等方面仍存在诸多挑战，限制了其广泛应用和市场推广。为了解决这些问题，隆基绿能科技有限公司李振国、徐希翔、Liang Fang 、Chaowei Xue以及扬州大学丁建宁教授等人携手在Nature期刊上发表了题为“Silicon heterojunction back contact solar cells by laser patterning”的最新论文。科学家们提出了多种改进策略，包括优化材料性能、提升制造工艺和改进光电转换机制等。例如，研究者通过引入新型吸光材料和改善光电结构，显著提高了太阳能电池的光电转换效率。本方法生产出第一块效率超过 27% 的硅太阳能电池。同时，针对表面复合和接触电阻等关键参数的优化，使得电池在不同环境条件下的表现更加稳定。这些研究不仅提升了太阳能电池的整体性能，还为可再生能源的可持续发展提供了理论基础和技术支持。9月5日发表的Nature中，研究者们提出了一种双层交织钝化策略，包括首先引入超薄LiF层，然后沉积二碘化双铵分子（EDAI）。这一策略结合了高效的电子提取与非辐射复合的抑制，成功解决了界面复合问题。
通过在双面纹理化的区熔（CZ）硅异质结电池上构建钙钛矿-硅串联器件，研究团队实现了稳定PCE 33.89%的认证效率，填充因子（FF）达到83.0%，开路电压（Voc）接近1.97伏。这项研究不仅突破了单结Shockley-Queisser极限（33.7%），也为钙钛矿-硅串联电池的进一步优化提供了重要的技术路径。
（1）本文首次实现了通过激光图案化技术制造高效率的硅异质结背接触（HBC）太阳能电池，成功生产出效率超过27%的硅太阳能电池，标志着HBC电池在效率提升方面的重要进展。（2）实验通过在晶圆上沉积氢化非晶硅层，进行表面钝化和光生载流子收集，开发了一种新型的密集钝化接触。这一方法通过高温处理和优化材料致密度，显著降低了接触电阻率，从而提高了整体功率转换效率（PCE）。（3）研究中采用了三步激光图案化工艺，有效避免了激光加工中的热损伤，保障了电池的性能。通过模拟与实验，确定了激光能量密度，优化了激光图案化过程，使HBC电池在短路电流密度和填充因子方面表现优于传统光刻技术。（4）作者开发了无铟和无银的HBC太阳能电池，分别实现了26.5%和26.2%的效率，展现了在稀有材料限制下的可持续性和可扩展性。同时，通过激光图案化技术，显著降低了制造复杂度和工艺时间，提高了生产效率。
本成果为高效硅太阳能电池的制造提供了新的思路和方法，特别是在激光图案化技术的应用上，展现了其在提高功率转换效率（PCE）方面的潜力。通过将电极设计集中于背面，不仅减少了光线遮挡，还提升了电池的美观性和效率。此外，利用氢化非晶硅层的钝化效应，配合精确的激光处理，研究者成功降低了接触电阻，提高了电池的整体性能。这些进展表明，优化材料和工艺可以有效克服当前制造中的技术挑战，如激光损伤和复杂的图案化过程。尤其是在应对日益增长的可再生能源需求方面，这种创新的制造方式为实现碳中和目标提供了可行的解决方案。LWu, H., Ye, F., Yang, M. et al. Silicon heterojunction back contact solar cells by laser patterning. Nature (2024). https://doi.org/10.1038/s41586-024-08110-8🌟 同步辐射，找华算 ！三代光源，全球机时，最快一周出结果，保质保量！👉全面开放项目：同步辐射硬线/软线/高能/液体/原位/SAXS/GIWAXS/PDF/XRD/数据拟合！🏅 500+博士团队护航，助力20000+研究在Nature&Science正刊及子刊、Angew、AFM、JACS等顶级期刊发表！
