本研究针对双面多晶硅钝化接触(biPoly)结构的超薄硅基太阳电池展开实验。研究人员采用低压化学气相沉积(LPCVD)工艺制备前表面与后表面多晶硅层，并构建完整的钝化结构体系。前表面n+型多晶硅层经图形化处理后仅保留于金属栅线区域，以此提升载流子寿命与有效光吸收率。硅片减薄采用锯损刻蚀(SDE)工艺，通过调控刻蚀时长实现不同厚度硅衬底的制备。实验获得可弯曲的最薄器件厚度为80 μm，光电转换效率达19.7%。由于单位面积电池质量近似与硅片厚度呈线性正相关，效率厚度比可作为轻量化及柔性应用场景中比功率的实用表征指标。本次制备的器件效率厚度比达到0.25%/μm，据研究人员所知，该数值在同厚度区间隧穿氧化层钝化接触(TOPCon)电池中处于领先水平。实验结果证实，选择性双面多晶硅钝化超薄硅太阳电池在高性能光伏应用领域具备显著发展潜力。
论文解读：超薄选择性双面多晶硅钝化接触太阳电池的性能突破与应用前景
研究背景与意义
全球对高效低成本光伏技术的需求持续增长，推动硅基太阳电池结构从传统铝背场(Al-BSF)向钝化发射极及背面电池(PERC)、异质结(HJT)及隧穿氧化层钝化接触(TOPCon)不断迭代。自2024年起，TOPCon技术凭借优异的钝化性能、低复合损失与高开路电压(VOC )，成为行业主流量产技术，实验室效率已突破26%。其中，氧化层作为隧穿势垒，可实现选择性载流子输运并抑制复合损失，是TOPCon性能提升的核心。在此基础上，双面多晶硅钝化接触(biPoly)结构因同时在前后表面引入多晶硅层，进一步优化了钝化质量与载流子传输特性，受到学术界广泛关注。当前主流量产采用120–160 μm厚度硅片，虽平衡了效率与工艺良率，但物理柔性不足。在光伏建筑一体化(BIPV)、可穿戴电子、便携式能源系统及太阳能无人机等对重量与机械柔性要求严苛的场景中，降低硅片厚度可在效率小幅损失的前提下显著提升比功率，成为重要研究方向。然而，现有超薄TOPCon电池的效率厚度比仍有提升空间，缺乏针对轻量化场景的专项优化。
关键技术方法
研究人员采用低压化学气相沉积(LPCVD)制备前后表面多晶硅层，构建完整钝化结构；通过图形化处理将前表面n+ 型多晶硅层限定于金属栅线区域，减少光学遮挡并提升载流子寿命；采用锯损刻蚀(SDE)工艺调控刻蚀时长，实现80–160 μm区间不同厚度硅衬底的制备；以效率厚度比为核心指标，对比分析不同厚度器件的电学与光学性能，并与Fraunhofer ISE等机构已报道的同类型电池数据进行横向对标。
研究结果
1 引言
研究明确biPoly结构通过优化双多晶硅层的掺杂浓度与界面特性，可在维持高VOC 与填充因子(FF)的同时降低复合损失。针对轻量化应用场景，提出以效率厚度比作为比功率的等效表征参数，为超薄TOPCon电池的专项优化提供理论依据。
2 器件性能结果
实验制备的最薄可弯曲电池厚度仅为80 μm，光电转换效率达19.7%；最优填充因子超过83%，所有制备电池的中位填充因子为77%。该器件的效率厚度比达到0.25%/μm，据研究人员所知，该数值是目前同类型TOPCon电池的最高报道值。对比现有研究：Fraunhofer ISE报道的200 μm厚度TOPCon电池效率为25.3%（效率厚度比0.13%/μm），150 μm厚度器件效率为24.9%（效率厚度比0.17%/μm）；独立研究中110 μm厚度n型TOPCon电池效率为24.35%（效率厚度比0.22%/μm）。本工作同时实现了80 μm超薄厚度与0.25%/μm的效率厚度比，验证了该结构在超薄光伏技术中的优势。
讨论与结论
研究证实，将选择性钝化结构与原位掺杂技术集成于biPoly太阳电池，可有效解决超薄硅片的效率衰减问题。80 μm厚度下19.7%的效率与0.25%/μm的效率厚度比，证明该结构在轻量化与柔性场景中具备实用化潜力。效率厚度比的提升直接对应比功率的增加，可为光伏建筑一体化、可穿戴设备等领域的器件设计提供新的技术路径。研究人员指出，后续仍需进一步优化多晶硅/SiOx 界面质量与选择性区域接触设计，以进一步降低复合损失并实现直接金属化，推动超薄TOPCon电池的性能突破与产业化应用。该研究发表于《Progress in Photovoltaics: Research and Applications》，为超薄高效硅基光伏技术的发展提供了重要的实验依据与理论支撑。
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