Các nhà nghiên cứu tại Đại học Tô Châu, Jinko Solar và các viện hợp tác đã phát triển một kiến trúc pin mặt trời hai mặt mới hứa hẹn khắc phục những hạn chế về hiệu suất của công nghệ pin mặt trời TOPCon (Tunnel Oxide Passivated Contact, tạm dịch “điều tiết điện trượt qua màng chắn oxy hoá”).

Thiết kế này kết hợp cấu trúc TOPCon với vật liệu perovskite để tạo ra một kiến trúc lai giúp giảm tổn thất năng lượng và nâng cao hiệu suất. Đại diện nhóm nghiên cứu cho biết phát hiện của họ xuất phát từ một vấn đề cơ bản của các tế bào quang điện TOPCon hiện tại. Theo đó, lớp phát xạ p+ khuếch tán boron ở mặt trước của các thiết bị TOPCon công nghiệp gây ra tổn thất tái kết hợp đáng kể, dẫn đến hạn chế khả năng cải thiện hiệu suất. Để khắc phục, nhóm nghiên cứu đã thay thế lớp phát xạ này bằng một tiếp điểm TOPCon cục bộ.

Mặc dù các tấm pin mặt trời TOPCon nổi tiếng với hiệu suất cao, tuy nhiên chúng thường yêu cầu các lớp polysilicon dày, dẫn đến sự hấp thụ quang học cao và giảm hiệu suất. Kun Gao, một thành viên trong nhóm nghiên cứu, giải thích rằng lớp TOPCon loại p phủ toàn diện cần một lớp màng polysilicon dày để đảm bảo tiếp xúc điện tốt trong quá trình sản xuất, dẫn đến sự đánh đổi giữa việc giảm tái kết hợp và tổn thất quang học.

Để giải quyết vấn đề, các nhà nghiên cứu đã thiết kế lại các điểm tiếp xúc thụ động phía trước và phía sau. Họ đã giới thiệu một lớp tiếp xúc TOPCon loại n có hoa văn nằm dưới các “ngón tay kim loại” (các lưới đường dẫn điện cực mỏng, thường làm bằng đồng mạ bạc, in trên bề mặt tế bào quang điện) giúp giảm hấp thụ quang học mà vẫn duy trì hiệu suất điện mạnh mẽ. Nhóm cũng cải thiện chất lượng lớp tiếp xúc TOPCon bằng cách làm mịn bề mặt silicon và sử dụng quy trình lắng đọng trường nhiệt gradient để nâng cao sự phát triển tinh thể.

Một trong những kết quả quan trọng của nghiên cứu là tính tương thích của kiến trúc TOPCon mới với các tế bào quang điện perovskite ghép lớp. Các tế bào này có độ rộng vùng cấm khác nhau, cho phép thu được nhiều ánh sáng mặt trời hơn, từ đó nâng cao hiệu suất. Trong thử nghiệm, nguyên mẫu TOPCon kích thước công nghiệp đạt hiệu suất được chứng nhận là 26,34%. Khi tích hợp vào cấu hình song song perovskite/TOPCon, hiệu suất này tăng lên đáng kể, đạt 32,73%.

Gao cho biết, thiết kế của họ có khả năng tương thích cao với các công nghệ pin mặt trời song song thế hệ mới. Các nhà nghiên cứu hiện đang tập trung vào việc cải thiện độ tin cậy ở quy mô công nghiệp, tối ưu hóa hiệu suất các tiếp điểm phía trước và phía sau, cũng như nâng cao độ ổn định của thiết bị ghép nối.

Mục tiêu cuối cùng của nhóm là phát triển các kiến trúc thiết bị dựa trên TOPCon có thể đạt được hiệu suất cao và độ tin cậy lâu dài trong sản xuất công nghiệp. Nghiên cứu này mở ra một lộ trình tiềm năng cho các tế bào quang điện thế hệ tiếp theo, kết hợp hiệu suất cao với khả năng tương thích sản xuất, góp phần vào sự phát triển bền vững của công nghệ quang điện và năng lượng tái tạo quy mô lớn.

Tin liên quan:

Đột phá công nghệ năng lượng tái tạo: Pin mặt trời vẫn tạo điện khi trời mưa

Công nghệ “pin mặt trời ngược” tạo điện vào ban đêm