一、【科学背景】
晶硅太阳能电池是当前光伏产业的核心技术，凭借成熟的制造体系与稳定的发电性能，占据全球太阳能装机量的90%以上。目前量产晶硅电池的功率转换效率已达26%，但受限于两大关键瓶颈：一是“填充因子”偏低，这一指标直接反映电池内部电流与电压的匹配效率，却因载流子在电极接触处的电阻损耗、以及在电池表面和内部的复合损耗难以提升；二是现有技术对损耗机制的认知不够精准，比如传统模型虽能描述复合与电阻的影响，却无法建立它们与电池核心参数的物理关联，导致优化方向模糊。
随着全球能源转型对高效光伏的需求激增，突破这些瓶颈、实现更高效率且可规模化的晶硅电池技术，成为行业发展的核心诉求。此前行业已发展出多种改进技术，例如TOPCon（隧道氧化钝化接触）电池通过氧化层减少复合，SHJ（硅异质结）电池凭借低温工艺实现优质表面钝化，但二者均存在局限：TOPCon的高温掺杂易引入电池内部缺陷，SHJ的透明导电层电阻损耗较高，且两类技术都难以在“高钝化质量”与“低接触电阻”之间实现平衡。同时，传统电池的边缘区域因缺乏有效钝化，会加剧载流子复合，尤其对高电阻率晶圆影响显著。杂化背接触晶硅太阳电池（HIBC）的研究，正是针对这些痛点——通过创新的背接触结构、原位边缘钝化与激光诱导结晶技术，同时解决复合、电阻与规模化适配问题，推动晶硅电池向接近理论效率极限的方向突破。
二、【创新成果】
面对这些问题，隆基绿能科技有限公司李振国博士、徐希翔博士、Liang Fang、Chaowei Xue联合中山大学高平奇教授，兰州大学贺德衍教授开发了一种杂化背接触晶硅太阳电池（HIBC），通过融合高温与低温工艺构建钝化隧穿接触，结合原位边缘钝化技术（iPET）解决高电阻率晶圆边缘复合问题，采用532nm纳秒脉冲激光局部结晶i-a-Si/p-a-Si叠层以平衡导电性与钝化质量，同时提出理想因子m的物理表达式并量化功率损失机制，最终实现27.81%的光电转换效率和87.55%的填充因子，接近理论极限，且高电阻率晶圆经iPET处理后效率提升0.55%，突破传统技术瓶颈，为高效硅光伏规模化应用提供实验与理论支撑。该成果以“Silicon solar cells with hybrid back contacts”为题发表在国际学术期刊《Nature》。
图1. HIBC电池的关键光电性能。© 2025 Springer Nature Limited
图2. 激光诱导晶化的界面优化效果。© 2025 Springer Nature Limited
图3. HIBC电池的功率损失分析。© 2025 Springer Nature Limited
图4. 高效硅太阳能电池的研究进展与理论分析。© 2025 Springer Nature Limited
三、【科学启迪】
这项工作不仅揭示了硅太阳能电池中复合损失与填充因子的内在关联，证实了平衡钝化质量与接触导电性、优化高电阻率晶圆边缘效应对突破效率瓶颈的关键作用，更凭借这些创新实现了突出成果——研发的HIBC硅太阳能电池，在133.63 cm²的指定面积上达成27.81%的光电转换效率和87.55%的填充因子（分别接近95%、98%的理论极限）。这为高效硅光伏器件从实验室研发走向规模化生产提供了“实验方案-理论支撑-性能优化”的完整范式，同时也为后续太阳能电池设计中靶向降低复合损失、提升载流子收集效率指明了具体方向。
原文信息：Wang, G., Yu, M., Wu, H. et al. Silicon solar cells with hybrid back contacts. Nature 647, 369–374 (2025).
