世界の太陽光発電業界は、ジンコソーラーとそのパートナーや研究機関による、産業規模の太陽電池効率に関する初の認定世界記録の樹立という偉業を通じて、祝うべき重要な成果を収めました。-この世界記録は、ジンコソーラーのスタッフによって開発された単一の M10 サイズ TOPCon 太陽電池の結果であり、最大電力変換効率 26.66% であることが認定されました。 したがって、達成された効率により、企業は大量生産製品で達成される効率と理論上の最大値とのギャップを埋めることができます。{0}}
さらに、このセルの開発は中国の認定試験機関によって独立してテストおよび検証されており、その結果、TOPCon 太陽電池で工業規模で生産されたこれまでで最高の効率値が報告されており、高効率太陽光発電技術の商業化に道が開かれています。{0}}
優れたコラボレーション: ラボからファブまで
新しい記録保持デバイス-は、ジンコソーラーと中国科学院寧波材料技術工学研究所（NIMTE）の研究者、東州大学と中国吉良大学の研究者のパートナーシップを通じて作成されました。
このイノベーションの技術的側面は、Nature Energy に掲載された「デュアルサイド電気精製により、効率的な産業用トンネル酸化物不動態化コンタクトシリコン太陽電池が可能になる」というタイトルの記事に記載されています。この記事は、Zhenhai Yang らが執筆し、Jichun Ye 教授が責任著者です。
技術革新: 両面の改良戦略-
研究チームは、現代の工業生産基準に完全に準拠した有効面積 313.3 cm² の M10 ウェハーを利用し、達成された結果が製造環境に直接適用できることを保証しました。
核となる画期的な点は、TOPCon セル アーキテクチャの長年の制限に対処する包括的な両面電気的最適化戦略にあります。{0}
前面では、研究者らは最適化されたグリッド設計と組み合わせた高-シート-抵抗のホウ素エミッター（約 430 Ω/sq）を実装しました。このアプローチは、活性ボロン濃度と拡散深さを減少させることにより表面パッシベーションを大幅に改善し、それによってシリコン基板とのオージェ再結合を最小限に抑えます。パッシベーションの強化は、少数キャリアの実効寿命が 0.70 ms から 1.12 ms に増加し、再結合電流密度が ~9 fA/cm2 から ~5 fA/cm2 に減少したことによって証明されています。
高-シート-エミッタに伴う接触抵抗の増加を補うために、チームはフロント グリッド設計を最適化し、フィンガー間隔を 1,120 μm から約 825 μm に縮小し、フィンガー幅を約 20 μm から約 10 μm に狭めました。この最適化により、キャリア輸送損失が補償されるだけでなく、光シェーディングと銀ペーストの消費も削減されます。
背面では、チームはメタライゼーションによる劣化を軽減するために設計された新しい二層トンネル酸化物/ポリシリコン構造を導入しました。{0}{1}透過型電子顕微鏡とエネルギー分散型分光分析により、従来の単層サンプルでは銀原子がポリシリコン層を完全に貫通し、シリコン基板に浸透していることが明らかになりました。対照的に、二重層構造は銀の拡散を効果的にブロックします。-外側のポリシリコン層がほとんどの銀の侵入を阻止し、内側の酸化層が銀の基板への侵入をさらに防ぎます。
太陽電池の内側のポリシリコン層は結晶化度が高く、粒界密度も減少しています。さらに、太陽電池の外側層またはアモルファス層は、銀の制御された拡散チャネルを提供して太陽電池の表面構造を変更し、「オーム」接点の形成を可能にします。太陽電池の設計におけるこれらの革新的な変更により、少数キャリアの実効寿命が延長され（3.54 ms から 5.87 ms に）、暗黙の開回路電圧が増加しました（752 mV から 757 mV に）。{4}}。
画期的なパフォーマンス指標を記録-
標準的なテスト条件下で、M10 サイズ TOPCon 太陽電池は次のような優れた性能指標を達成しました。
電力変換効率: 26.66%
開路電圧（Voc）:-744.6mV
フィルファクタ (FF): 85.57%
-短絡電流:13.109mA
この研究の筆頭著者であるYe教授によると、「このデバイスは理論上の効率限界の83.8%を達成し、従来のTOPCon太陽電池を上回る性能を発揮した」という。これは、以前の TOPCon セルの相対的な電気的性能が 91.6% 向上しており、最先端のシリコン ヘテロ接合技術のレベルに近づいています。
強化された両面性による現実世界のパフォーマンス-
重要な革新は、セルの非メタライズ領域における背面ポリシリコン層を局所的に薄くすることです。{0}研究チームは、これらの領域のポリシリコンの厚さを 100 nm から 40 nm に減らすことで、背面から照射されたときのセルの量子効率を高めることができました。
実験データは、セルが背面から照らされている場合、ポリシリコンを薄くすると短絡電流密度が 2.88 mA/cm2 増加することを示しました。{0}光学シミュレーションの結果、ポリシリコンの厚さが 10 nm 減少するごとに、寄生吸収損失が約 0.40 mA/cm2 減少し、シリコン基板内の実効吸収が約 0.32 mA/cm2 増加することが示されました。
その結果、セルの両面受光性が 83.4% から 88.3% に増加し、背面集光が総発電量に寄与する実際の状況での潜在エネルギー収量が大幅に増加しました。
28% 以上へのロードマップ
この記録をさらに強化するために、ジンコソーラーは中国の NPVM によって検証された効率 27.02% の TOPCon 太陽電池の実験室規模の世界記録を確立し、TOPCon テクノロジーのリーダーであり続けています。{0}ジンコソーラーはまた、テュフズードによって認定された最新の TOPCon モジュールを使用して、最大電力変換効率 25.58% を達成することができました。テクノロジーの開発を促進するために、JinkoSolar は長期的なテクノロジー ロードマップを作成しました。-ジンコソーラーは最新のホワイトペーパーで、2028 年までに効率 28% の閾値を超えると予想しており、TOPCon 技術の開発を継続し、高効率太陽光発電モジュールの生産と製造において主導的地位を維持すると予想していると公に述べています。{9}}
業界への影響
TOPCon テクノロジーは現在、その費用対効果と既存の製造プロセスとの互換性により、世界の太陽光発電業界で 70% 以上の市場シェアを占めています。-この最新の効率のブレークスルーは、産業規模の TOPCon セルにはまだ改善の余地がかなりあり、技術の成熟度に関する仮定に疑問を投げかけ、シリコン ベースの太陽電池のロードマップを拡張することを示しています。-
この成果は、工業生産と理論上の効率限界との間のギャップを狭めるための実行可能な技術的道筋を提供し、世界の太陽光発電市場におけるTOPConの競争力をさらに強化することになる。業界は電力のより高い効率とより低い平準化コストを求め続けており、このようなイノベーションは世界的なエネルギー移行を加速する上で重要な役割を果たしています。
