转换效率突破26.09%！中国科学家开发工业级高效TOPCon电池。 2025年12月12日，中国科学院宁波材料技术与工程研究所的叶继春研究员团队，与滁州捷泰新能源技术有限公司、苏州大学等单位合作，在Joule期刊发表题为Steel-stencil printing and local polysilicon contacts enable 26.09%-efficient industrial-grade tunnel oxide passivating contact solar cells的研究成果。研究团队通过创新融合高精度钢网印刷技术与局部多晶硅接触设计，在工业级M10硅片上实现了26.09%的认证效率，同时显著降低银消耗并大幅提升器件双面率。
论文通讯作者是鲁伟明、杨阵海、曾俞衡、叶继春；第一作者是杜浩江、鲁伟明。
隧穿氧化物钝化接触（TOPCon）太阳能电池凭借其高效率与成本优势，已成为当前晶硅光伏市场的主流技术，占据超过70%的市场份额。然而，其在进一步降本增效过程中面临 效率-成本-双面率三重挑战。传统丝网印刷工艺由于网版几何形状的限制，难以实现理想的栅线高宽比，导致遮光损失增加，限制了短路电流密度的提升。同时，过宽的电极需要消耗大量银浆，直接影响电池制造成本。此外，现有全面积多晶硅背接触结构虽具备优异的钝化和接触性能，但其宽带寄生吸收严重制约了短路电流的改善，同时限制了双面性能的提升。
针对上述问题，研究团队提出了一项协同创新工艺策略。在正面电极方面，采用钢板印刷替代传统丝网印刷，成功制备出超窄栅线（宽度仅为14.1–15.5 μm）和超高的高宽比（58.9%）的电极结构，将银消耗从3.58 mg/W降至3.46 mg/W。通过开发钢板印刷专业银浆配方，在银/硅界面形成致密银纳米颗粒网络，将接触电阻率降至2.4 mΩ·cm2，提升了填充因子和电流收集效率。
在背接触设计方面，团队提出了局部多晶硅结构。通过激光图案化结合湿法化学蚀刻技术，将多晶硅覆盖率从100%降至30%，在非金属接触区域用AlOx/SiNx钝化层替代多晶硅层。随着多晶硅覆盖率下降，电池的短路电流密度从41.90 mA/cm2提升至42.09 mA/cm2，主要得益于背表面寄生吸收的减少。同时，饱和电流密度（J0）从8.76 fA/cm2降至6.40 fA/cm2，表明钝化性能得到显著改善。同时，局部设计不仅优化了载流子传输与复合的平衡，更是大幅提升了背面入射时的电池效率，将双面率从84.26%大幅提升至约90%，增强了电池在真实环境下的发电增益。
图1：TOPCon电池的结构与性能。
图2：丝网印刷与钢板印刷技术的栅线形态与性能分析。
图3：银硅接触界面的表征。
图4：局部多晶硅结构的优化与机理分析。
基于上述突破，团队在工业标准M10硅片（面积335.2 cm2）上实现了 26.09% 的认证效率。该技术可将平准化度电成本（LCOE）降低至0.0289 USD/kWh，较传统TOPCon下降1.7%。钢板印刷和局部多晶硅工艺均与现有产线兼容，且在多批次生产中展现了超过96%的良率，具备大规模应用潜力。这项研究不仅攻克了TOPCon技术的效率-成本-双面率三重困境，还为光伏制造业提供了可扩展的蓝图，有望推动太瓦级可持续能源部署的进程。（来源：科学网）
相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.joule.2025.102231
作者：叶继春等 来源：《焦耳》
