JinkoSolar a čínsky výskumný tím prekonali svetový rekord s 26,66% účinnosťou priemyselného solárneho článku TOPCon

Globálny fotovoltaický priemysel oslavuje významný úspech prostredníctvom tohto úspechu spoločnosti JinkoSolar spolu s ich partnermi a výskumnými inštitúciami, a to vytvorením prvého certifikovaného svetového rekordu v priemyselnej{0}}účinnosti solárnych článkov. Svetový rekord je výsledkom jediného solárneho článku TOPCon veľkosti M10 vyvinutého zamestnancami spoločnosti JinkoSolar a bol certifikovaný ako s maximálnou účinnosťou premeny energie 26,66 %. Dosiahnutá efektívnosť preto umožňuje spoločnosti zaplniť medzeru v efektívnosti dosiahnutej pri masovo{0}}vyrábaných produktoch a teoretickom maxime.

Okrem toho bol vývoj tohto článku nezávisle testovaný a overený akreditovaným testovacím laboratóriom v Číne a jeho výsledkom bola doteraz najvyššia zaznamenaná hodnota účinnosti solárneho článku TOPCon v priemyselnom meradle, čím sa vytvorila cesta pre komercializáciu vysoko{0}}účinných solárnych technológií.

Nové rekordné{0}}zariadenie bolo vytvorené vďaka partnerstvu výskumníkov z JinkoSolar a Ningbo Institute of Materials Technology and Engineering (NIMTE) v rámci Čínskej akadémie vied, ako aj s výskumníkmi z Soochow University a China Jiliang University.

Technické aspekty inovácie boli zdokumentované v Nature Energy v článku s názvom „Dvojstranné elektrické zdokonalenie umožňuje efektívne priemyselné tunelové oxidy pasivujúce kontaktné kremíkové solárne články“, ktoré napísal Zhenhai Yang et al. a profesor Jichun Ye ako zodpovedajúci autor.

Výskumný tím použil plátok M10 s efektívnou plochou 313,3 cm², ktorý je plne v súlade s modernými štandardmi priemyselnej výroby, čo zaisťuje, že dosiahnuté výsledky sú priamo prenosné do výrobných prostredí.

Jadro prelomu spočíva v komplexnej obojstrannej -stratégii optimalizácie elektrickej energie, ktorá rieši dlhodobé obmedzenia v architektúre buniek TOPCon.

Na prednej strane výskumníci implementovali bórové žiariče s vysokým -vrstvovým{1}}odporom (približne 430 Ω/sq) v kombinácii s optimalizovaným dizajnom mriežky. Tento prístup výrazne zlepšuje pasiváciu povrchu znížením koncentrácie aktívneho bóru a hĺbky difúzie, čím sa minimalizuje Augerova rekombinácia s kremíkovým substrátom. Zlepšená pasivácia je doložená zvýšením efektívnej životnosti minoritných nosičov z 0,70 ms na 1,12 ms a znížením hustoty rekombinantného prúdu z ~9 fA/cm² na ~5 fA/cm².

Aby sa kompenzoval zvýšený kontaktný odpor spojený s žiaričmi s vysokým -plošným{1}}odporom, tím optimalizoval dizajn prednej mriežky, čím sa zmenšil rozstup prstov z 1 120 μm na približne 825 μm a šírka prstov sa zúžila z ~20 μm na ~10 μm. Táto optimalizácia nielen kompenzuje transportné straty nosiča, ale tiež znižuje optické tienenie a spotrebu striebornej pasty.

Na zadnej strane tím predstavil novú dvoj{0}}vrstvovú štruktúru tunelového oxidu/polysilikónu navrhnutú na zmiernenie degradácie vyvolanej metalizáciou-. Analýza transmisnou elektrónovou mikroskopiou a energeticky disperznou spektroskopiou odhalila, že v konvenčných jednovrstvových vzorkách atómy striebra úplne preniknú cez polysilikónovú vrstvu a infiltrujú do kremíkového substrátu. Naproti tomu dvojvrstvová štruktúra účinne blokuje difúziu striebra-, vonkajšia polysilikónová vrstva zastavuje väčšinu prenikania striebra, zatiaľ čo vnútorná vrstva oxidu ďalej bráni prenikaniu striebra do substrátu.

Vnútorná polysilikónová vrstva solárneho článku má vyššiu úroveň kryštalinity, ako aj zníženú hustotu hraníc zŕn. Okrem toho vonkajšia alebo amorfná vrstva solárneho článku poskytuje riadený difúzny kanál pre striebro na modifikáciu povrchovej štruktúry solárneho článku, čo umožňuje vytváranie "ohmických" kontaktov. Tieto inovatívne zmeny v dizajne solárneho článku zvýšili jeho efektívnu životnosť minoritných nosičov (z 3,54 ms na 5,87 ms) a zvýšili implikované napätie v otvorenom obvode (zo 752 mV na 757 mV).

Za štandardných testovacích podmienok poskytoval solárny článok TOPCon veľkosti M10 výnimočné metriky výkonu:

Účinnosť premeny energie: 26.66%

Napätie otvoreného-obvodu (Voc):744,6 mV

Faktor plnenia (FF): 85.57%

Skratový-prúd:13,109 mA

Podľa profesora Ye, hlavného autora štúdie, „zariadenie dosiahlo 83,8 % teoretického limitu účinnosti, čím prekonalo konvenčné solárne články TOPCon“. To predstavuje výrazné zlepšenie oproti 91,6 % relatívneho elektrického výkonu predchádzajúcich článkov TOPCon, čím sa približuje k úrovni najpokročilejšej technológie kremíkových heteroprechodov.

Dôležitou inováciou je lokálne stenčenie zadnej polysilikónovej vrstvy v-metalizovaných oblastiach článkov. Tím bol schopný zvýšiť kvantovú účinnosť bunky pri osvetlení zozadu znížením hrúbky polysilikónu v týchto oblastiach zo 100 nm na 40 nm.

Experimentálne údaje ukázali, že stenčenie polysilikónu vedie k zvýšeniu hustoty skratového{0}}prúdu na 2,88 mA/cm², keď je článok osvetlený zozadu. Optické simulácie ukázali, že pri každom zmenšení hrúbky polysilikónu o 10 nm sa straty parazitnou absorpciou znížia o približne 0,40 mA/cm² a efektívna absorpcia v silikónovom substráte sa zvýši približne o 0,32 mA/cm².

V dôsledku toho sa obojstrannosť článku zvýšila z 83,4 % na 88,3 %, čím sa výrazne zvýšil potenciálny energetický výťažok v skutočných situáciách, keď k celkovému množstvu vyrobenej energie prispieva zber zadného- svetla.

Aby sme mohli stavať na tomto rekorde, spoločnosť JinkoSolar je aj naďalej lídrom v technológii TOPCon, pretože vytvorila laboratórny-svetový rekord solárneho článku TOPCon s účinnosťou 27,02 % overeného spoločnosťou NPVM v Číne. Spoločnosť JinkoSolar tiež dokázala dosiahnuť maximálnu účinnosť premeny energie 25,58 % s ich najnovším modulom TOPCon, ktorý bol certifikovaný TÜV SÜD. Na podporu rozvoja svojej technológie spoločnosť JinkoSolar vyvinula dlhodobý{5}}plán technológie. Spoločnosť JinkoSolar vo svojej najnovšej bielej knihe verejne uviedla, že do roku 2028 očakáva prekročenie hranice účinnosti 28 % a očakáva, že bude pokračovať vo vývoji technológie TOPCon a udrží si vedúcu pozíciu vo výrobe a výrobe-vysokoúčinných fotovoltaických modulov.

Technológia TOPCon má v súčasnosti viac ako 70 % podiel na trhu v globálnom fotovoltaickom priemysle, a to vďaka svojej nákladovej{1}}efektívnosti a kompatibilite s existujúcimi výrobnými procesmi. Tento najnovší prelom v oblasti účinnosti dokazuje, že články TOPCon v priemyselnom-meradle majú stále značný priestor na zlepšenie, spochybňujú predpoklady o technologickej vyspelosti a rozširujú plán pre solárne články na báze kremíka-.

Tento úspech poskytuje životaschopnú technickú cestu na zúženie priepasti medzi priemyselnou výrobou a teoretickými limitmi účinnosti, čím ďalej posilňuje konkurenčnú pozíciu TOPConu na globálnom solárnom trhu. Keďže priemysel naďalej vyžaduje vyššiu účinnosť a nižšie vyrovnané náklady na elektrickú energiu, zohrávajú takéto inovácie kľúčovú úlohu pri urýchľovaní globálnej energetickej transformácie.