BC太陽能電池的發展降低了光伏發電的成本，但應用場景的多樣化對電池技術提出了更高要求。研究發現HBC 太陽能電池中接觸電阻率對電池性能影響較大，如高接觸電阻率會導致較高的串聯電阻，進而降低電池的填充因子和功率轉換效率。美能TLM接觸電阻測試儀所具備接觸電阻率測試功能，可實現快速、靈活、精準檢測。

高效HBC 太陽能電池

HBC電池的結構圖、J-V曲線、電損失分析、JSC損失分析

通過優化電池結構和制造工藝，可以顯著提高HBC太陽能電池的性能。特別是，通過減少重組損失和電阻損失，可以實現更高的電壓（VOC）和填充因子（FF），從而提高電池的整體效率。此外，通過優化前表面的抗反射涂層和后表面的反射器，可以進一步提高電池的短路電流密度（JSC），進一步提升電池效率。

通過對比不同類型的太陽能電池（HBC和 SHJ）在不同面積下的各項參數，可以看出不同結構和工藝對電池性能的影響。例如，在開路電壓方面，不同電池由于材料和結構的差異有所不同；短路電流密度受到硅片厚度和測量面積等因素的影響；填充因子和功率轉換效率則綜合反映了電池的整體性能。

HBC太陽能電池的復合特性

晶硅被激光圖案化為四個區域，分別為HSC（空穴選擇性接觸）、ESC（電子選擇性接觸）、gap（間隙）以及HSC+gap，通過對不同區域壽命曲線的對比，可以清晰地看出各區域復合特性的差異。這種差異為進一步分析復合電流密度在不同區域的貢獻提供了依據，有助于確定哪些區域是復合的主要來源，從而為優化電池結構和工藝提供方向。

通過對不同區域能量帶圖、復合率及理想因子的分析，可以深入理解電池中不同區域的復合機制。這有助于針對性地采取措施來抑制復合，例如在 HSC 區域通過增強內置電場抑制復合，在極性邊界區域通過管理邊界形態減少復合。

HBC 太陽能電池的接觸評估與設計

串聯電阻（RS）的組成：

展示了HBC太陽能電池中串聯電阻的組成，包括來自HSC（空穴選擇性接觸）堆疊、ESC（電子選擇性接觸）堆疊、金屬電阻損失（從手指到匯流條）以及其他損失源（例如體電阻）。這些電阻損失的總和在電池的最大功率點（MPP）處對電池性能有顯著影響。

HSC 和 ESC 區域接觸電阻率優化分析：

接觸電阻率測量：采用TLM測量法分別提取基于p-a-Si:H的 HSC 和基于n-a-Si:H的 ESC 的接觸電阻率。結果顯示 HSC 的接觸電阻率為51.3mΩ·cm2，ESC 的接觸電阻率為46.1mΩ·cm2。通過優化非晶硅（a-Si:H）層和摻雜納米晶硅（nc-Si(Ox):H）層，可以降低接觸電阻率，從而減少電阻損失。

在HBC太陽能電池設計中，接觸電阻率和結構設計對電池性能的重要性。通過優化接觸區域和調整HSC與ESC的覆蓋面積比，可以顯著降低串聯電阻，從而提高電池的效率和填充因子。

HBC 太陽能電池電流損失的檢測與分析

外部量子效率（EQE）：da的EQE曲線在所有波長上都比ta高，表明JSC損失不是來自光學通道，而是來自重組。

電遮蔽現象的模擬：在不同表面復合率（SESC, gap）下，HSC區域的IQE接近100%，而ESC和gap區域的IQE較低，這是因為少數載流子需要更長的傳輸距離才能到達收集區域。

LBIC測量：顯示了從HSC區域到電池邊緣的LBIC強度的均勻下降。

重組電流密度與與有效壽命和傳輸長度的關系：模型說明了從右到左的設備中光生載流子（Jgen）的傳輸，它們被有效收集（JSC）或在路徑上發生重組（Jrec）。

通過EQE譜、LBIC測量和模擬結果，詳細分析了HBC太陽能電池中JSC損失的來源，特別是由于少數載流子在ESC和gap區域的較長傳輸長度導致的電遮蔽效應。分析結果對于優化電池結構設計、減少重組損失和提高電池性能具有重要意義。

HBC太陽能電池光電性能改進的策略

電氣性能優化：通過對比不同電池的這些參數，可以識別出提高電池性能的潛在途徑，例如通過減少表面復合電流密度（J01和J02）和串聯電阻（RS）來提升電池的開路電壓（VOC）和填充因子（FF）。

光學性能優化：這些參數分別代表前表面反射和寄生吸收損失、背面寄生吸收和逃逸反射損失以及電遮蔽損失。通過優化這些參數，可以提高電池的短路電流密度（JSC），從而提升整體的光電轉換效率。

研究人員通過研究和分析，在制備HBC太陽能電池過程中取得的核心優化方向，并實現了27.09%的高光電轉換效率。在高效HBC太陽能電池中，接觸電阻率起著關鍵作用，主要是由于HSC或ESC區域的接觸面積顯著減少。通過優化HSC區域，研究人員實現了低于55 mΩ·cm2的最低接觸電阻率。

美能TLM接觸電阻率測試儀

美能TLM接觸電阻測試儀所具備接觸電阻率測試功能，可實現快速、靈活、精準檢測。

靜態測試重復性≤1%，動態測試重復性≤3%

線電阻測量精度可達5%或0.1Ω/cm

接觸電阻率測試與線電阻測試隨意切換

可定制多種探測頭進行測量和分析

通過綜合考慮電氣和光學設計，以及對電池結構和制造工藝的精細優化，HBC太陽能電池的效率有潛力達到27.7%以上，這為未來太陽能電池技術的發展提供了明確的方向。美能TLM接觸電阻測試儀具備高精度的接觸電阻率和線電阻測試功能，測試范圍廣，重復性高。采用先進的（TLM）檢測技術，尤顯著提高測量精度和可靠性。

原文出處：Wang, G., Su, Q., Tang, H.et al. 27.09%-efficiency silicon heterojunction back contact solar cell and going beyond. Nat Commun 15, 8931 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-53275-5