一、【导读】
混合式背接触（BC）硅太阳电池代表了一种先进的器件架构，其源自隧穿氧化层钝化载流子选择性接触（TOPCon）的n型接触、源自硅异质结（SHJ）的p型接触，以及交叉背接触（IBC）的电极结构设计。这种创新性的技术整合旨在充分发挥各技术的协同优势，其中TOPCon结构能够提供优异的钝化性能和高温工艺稳定性，SHJ结构可实现高开路电压和低温制备，而IBC结构则通过将所有电极置于电池背面彻底消除了前表面的金属遮挡。尽管已有研究报道了基于该技术路线的电池实现了高达27.8%的转换效率，充分验证了其巨大的性能潜力，然而目前学术界对于混合式BC结构相较于传统背接触电池所具备的更根本性优势，尚缺乏系统深入的理解。具体而言，这种混合架构如何影响载流子的界面输运机制、前后表面钝化的协同作用、以及整个器件的光管理与电学性能之间的平衡，仍有待通过精细的实验设计和理论模拟来阐明。深入探究这些问题，将有助于进一步释放该技术的潜力，为突破晶硅太阳电池的效率瓶颈提供新的思路和理论指导。
二、【成果掠影】
在此，北京工业大学郑子龙教授，陈小青助理研究员，郑坤教授，Qinghua Zeng联合福建金石能源有限公司张津燕博士（共同通讯作者）等人充分利用TOPCon、SHJ和IBC技术的协同优势，设计了一种混合式背接触（BC）太阳电池。在电池背面，混合式BC电池采用源自TOPCon的结构作为电子选择性接触，并采用源自SHJ的结构作为空穴选择性接触。至关重要的是，n+-poly-Si层具有优异的化学和热稳定性，能够耐受后续在制备空穴接触（i-a-Si/p-a-Si）过程中的图形化工艺，例如激光烧蚀和湿法刻蚀。此外，作者对电池正面进行了优化，去除了电极，并用双层减反射膜（SiOX/SiNX）取代了金属栅线，同时结合了n-nc-SiOX/i-a-Si/i-a-SiOX层，以最大程度地减少光学损失和表面复合。
研究表明，将具有较高折射率的SiNX与具有较低折射率的SiOX 耦合，能够改善折射率匹配，并增强陷光效果。额外引入的n-nc-SiOX层提供了场效应钝化，从而进一步降低了表面复合。因此，背面p型接触中的梯度能带结构改善了空穴传输，降低了串联电阻，从而提升了填充因子（FF）。同时，正面及背面n型接触上的SiOX钝化层，减少了晶体硅表面的外延/孪晶硅缺陷，有助于提高开路电压（VOC）。正面金属栅线的消除，最大限度地减少了光学遮挡损失，从而提高了短路电流密度（JSC）。
相关研究成果以“Maximizing carrier extraction in hybrid Back–contact silicon solar cells”为题发表在Nature上。
三、【核心创新点】
1.作者利用混合式BC结构的设计灵活性，采用多功能前层同时实现陷光与钝化，还提升了背面载流子选择性接触的载流子收集能力和工艺兼容性；
2.最佳的晶体硅吸光层厚度增加至160微米，这使得具备产业化兼容性的晶体硅太阳电池获得了27.62%的认证效率。
四、【数据概览】
图1 混合型背接触电池结构与光伏性能© 2026 Springer Nature
图2 梯度硼掺杂诱导能带工程增强空穴收集©2026 Springer Nature
图3 氧化钝化对c-Si表面界面形貌的影响©2026 Springer Nature
图4 与SHJ相比的混合背接触厚度优化及载流子传输机制©2026 Springer Nature
五、【成果启示】
总的来看，混合式背接触太阳电池在叉指式背接触架构中实现了对TOPCon与SHJ技术的开创性整合，为晶体硅光伏领域的载流子提取机制提供了全新的见解。混合式BC设计通过单向载流子收集，缩短了电子传输路径并抑制了体复合，从而克服了SHJ器件的厚度限制，这使得能够采用更厚的晶体硅吸光层来增强光子吸收，其性能优于125微米厚的SHJ器件。因此，凭借27.62%的认证效率，混合式BC技术代表了在可量产化的晶体硅光伏领域中突破28%效率壁垒的最可行途径，未来通过界面钝化、掺杂精度以及光子管理等方面的进一步优化，其性能有望得到进一步提升。
文献链接：“Maximizing carrier extraction in hybrid Back–contact silicon solar cells”（Nature，2024，10.1038/s41586-026-10351-8）
本文由CYM编译供稿。
