來自蘇州大學、浙江晶科能源有限公司及相關機構的研究人員，開發出一種新型雙面太陽能電池架構，旨在解決長期以來TOPCon太陽能電池的效率限制，同時促進更高效的串聯太陽能技術。這種設計將隧道氧化物鈍化接觸（TOPCon）結構與鈣鈦礦材料相結合，形成一種混合架構，能夠減少能量損失並提升性能。
研究人員指出，當前TOPCon太陽能電池的基本限制在於工業TOPCon設備仍然在前側使用硼擴散的p+發射器，這會引入顯著的重組損失，限制了進一步的效率提升。因此，他們提出用局部的TOPCon接觸來替代這種發射器的自然策略。
TOPCon太陽能電池雖然以高效率著稱，但其傳統設計需要厚的多晶矽層以維持生產過程中的電氣接觸，這會增加光學吸收並降低性能。研究人員解釋，全面的p型TOPCon層需要相對較厚的掺雜多晶矽薄膜，以確保在工業燒結過程中的良好電氣接觸，這會導致前側強烈的寄生光學吸收。
為了克服這一限制，研究人員重新設計了前後鈍化接觸。取而代之的是，他們在前側引入了僅存在於金屬指下的圖案化n型TOPCon接觸。這種“指型”架構減少了光學吸收，同時保持了良好的電氣性能。
研究團隊還通過平滑矽表面及使用漸變熱場沉積工藝來提高TOPCon接觸層的質量，從而改善晶體生長和掺雜效率。這項研究的另一個重要成果是新TOPCon架構與鈣鈦礦串聯太陽能電池的兼容性。串聯太陽能電池堆疊多個具有不同能隙的層，以捕獲更廣泛的陽光，從而提高效率。
在測試中，工業尺寸的TOPCon原型達到了26.34%的經認證效率。當其整合進鈣鈦礦/TOPCon串聯配置時，效率顯著提高。研究人員指出，相同的TOPCon平台進一步作為單體鈣鈦礦/TOPCon串聯中的底部電池，實現了32.73%的經認證效率，顯示出設計與下一代串聯技術的良好兼容性。
目前，研究人員正致力於進一步改善圖案化前接觸並優化後接觸性能。未來的研究將專注於提高串聯設備的穩定性並減少矽底電池的光學損失。最終，研究人員的目標是開發基於TOPCon的設備架構，能在工業規模上實現高效率和長期可靠性。
這項研究為下一代太陽能電池提供了潛在的發展方向，結合了高效率與工業製造的兼容性，可能在光伏技術的持續發展和大規模可再生能源部署中發揮重要作用。