Một thiết kế mới pin mặt trời hai mặt vừa được các nhà nghiên cứu tại Đại học Soochow, Công ty TNHH năng lượng mặt trời Zhejiang Jinko và các viện nghiên cứu phát triển, có thể giải quyết các hạn chế lâu nay về hiệu suất của pin mặt trời TOPCon, đồng thời cho phép các công nghệ pin mặt trời song song hiệu quả hơn.
Pin mặt trời TOPCon (Tunnel Oxide Passivated Contact) là công nghệ sản xuất pin mặt trời tiên tiến sử dụng nền silicon loại N với lớp oxide đường hầm cực mỏng, giúp giảm tổn thất điện năng và tăng hiệu suất chuyển đổi năng lượng. TOPCon mang lại độ bền cao, hiệu suất vượt trội và khả năng hấp thụ ánh sáng hai mặt tốt hơn.
Pin mặt trời TOPCon được biết đến với hiệu suất cao, nhưng chúng thường đi kèm với sự đánh đổi lớn. Các thiết kế TOPCon truyền thống yêu cầu lớp polysilicon tương đối dày, để đảm bảo tiếp xúc điện tốt trong quá trình sản xuất nung công nghiệp, dẫn đến tăng sự hấp thụ quang học ở mặt trước và hạn chế việc cải thiện hiệu suất.
Để khắc phục hạn chế này, các nhà nghiên cứu thiết kế lại lớp tiếp xúc thụ động ở cả mặt trước và mặt sau. Thiết kế mới của nhóm nghiên cứu, kết hợp cấu trúc TOPCon với vật liệu perovskite, tạo ra cấu trúc lai, có khả năng giảm tổn thất điện năng và cải thiện hiệu suất.
Thay vì sử dụng thiết kế phủ toàn bộ diện tích ở mặt trước, họ giới thiệu lớp tiếp xúc TOPCon loại n được tạo hình, chỉ tồn tại bên dưới các vân kim loại. Kiến trúc “kiểu ngón tay” này làm giảm sự hấp thụ quang học, trong khi vẫn duy trì hiệu suất điện mạnh mẽ.
Nhóm nghiên cứu cũng cải thiện chất lượng của lớp tiếp xúc TOPCon bằng cách làm mịn bề mặt silicon và sử dụng quy trình lắng đọng trường nhiệt gradient để cải thiện sự phát triển tinh thể và hiệu quả pha tạp.
Một trong những kết quả quan trọng nhất của nghiên cứu là khả năng tương thích của thiết kế TOPCon mới với pin mặt trời perovskite song song. Pin mặt trời song song ghép nối nhiều lớp với các khe năng lượng khác nhau, thu được nhiều ánh sáng mặt trời hơn trên quang phổ, dẫn đến hiệu suất cao hơn.
Trong quá trình thử nghiệm, nguyên mẫu TOPCon kích thước công nghiệp đạt hiệu suất được chứng nhận là 26,34%. Khi tích hợp vào cấu hình nguyên khối perovskite/TOPCon song song, hiệu suất tăng lên đáng kể, cho phép đạt hiệu suất được chứng nhận là 32,73%.
Các nhà nghiên cứu hiện đang nỗ lực cải tiến hơn nữa các tiếp điểm phía trước được tạo hình và tối ưu hóa hiệu suất tiếp điểm phía sau. Các nghiên cứu trong tương lai cũng sẽ tập trung vào việc cải thiện độ ổn định của thiết bị ghép nối và giảm tổn thất quang học trong cell silicon phía dưới.
Mục tiêu cuối cùng của nhóm nghiên cứu là phát triển các thiết bị dựa trên TOPCon có thể đạt được cả hiệu suất rất cao và độ tin cậy lâu dài ở quy mô công nghiệp. Nghiên cứu này cho thấy tiềm năng của pin mặt trời thế hệ tiếp theo, kết hợp hiệu suất cao với khả năng sản xuất công nghiệp. Điều này có thể mở ra triển vọng phát triển năng lượng mặt trời hơn nữa.
