松下實(shí)現(xiàn)了晶體硅型太陽能電池單元轉(zhuǎn)換效率的世界最高值——25.6％，該數(shù)值由日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所測量。此前的最高值為1999年3月澳大利亞新南威爾士大學(xué)（University of New South Wales，UNSW）創(chuàng)下的25.0％，已經(jīng)保持了15年之久。



單元轉(zhuǎn)換效率達(dá)到25.6％

UNSW的紀(jì)錄是面積僅為4cm²的小型單元實(shí)現(xiàn)的，而松下是在143.7cm²這一實(shí)用尺寸的單元上實(shí)現(xiàn)的，這一點(diǎn)與UNSW明顯不同。面積超過100cm²的晶體硅型太陽能電池單元的轉(zhuǎn)換效率方面，此前的最高值是松下2013年2月發(fā)布的24.7％，單元面積為101.8cm²。



采用全新單元結(jié)構(gòu)

松下此次為了提高轉(zhuǎn)換效率，決定大幅更改傳統(tǒng)的電池單元結(jié)構(gòu)。該公司此前一直沿用從三洋電機(jī)時(shí)代繼承而來的單元結(jié)構(gòu)，即在硅晶圓的受光面和背面形成非晶硅層的“異質(zhì)結(jié)”，在受光面和背面配置電極。



產(chǎn)綜研的測量結(jié)果

此次采用的是保留背面的異質(zhì)結(jié)、去掉受光面電極的背接觸結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)可以防止受光面的電極遮擋入射光線，因此能夠增加電流量。短路電流密度提高到了41.8mA/cm²，松下2013年2月發(fā)布的單元的短路電流密度則為39.5mA/cm²。

另一方面，也許是去掉了受光面非晶硅層的緣故，或者是因?yàn)楦牧藛卧穸?，使會受到載流子復(fù)合損耗影響的開路電壓由0.75V降低到了0.74V，填充因子也從0.832降至0.827。

采用背接觸結(jié)構(gòu)有得有失

采用背接觸結(jié)構(gòu)后，雖然電池單元的轉(zhuǎn)換效率提高，但也付出了相應(yīng)的代價(jià)，那就是失去了受光面與背面的結(jié)構(gòu)對稱性。

松下以前的電池單元的受光面和背面的結(jié)構(gòu)是對稱的，因此具有減薄單元厚度時(shí)翹曲現(xiàn)象較少的優(yōu)點(diǎn)。該公司利用這一優(yōu)點(diǎn)，在厚度僅為100μm左右的薄型單元上取得了不少研究成果。如果能夠減小單元的厚度，就能降低材料費(fèi)。

而背接觸結(jié)構(gòu)中，由于受光面與背面的結(jié)構(gòu)不同，因此通常都不利于單元的薄型化。另外，此次實(shí)現(xiàn)25.6％轉(zhuǎn)換效率的單元的厚度目前也沒有公開。

日本的相關(guān)研究方面，夏普與松下一樣，也正在大力開發(fā)異質(zhì)結(jié)與背接觸相融合的結(jié)構(gòu)。其他國家方面，LG電子等企業(yè)曾在學(xué)會上發(fā)表過相關(guān)技術(shù)。

夏普與松下相反，將背接觸構(gòu)造應(yīng)用于產(chǎn)品之后，便開始致力于將其與異質(zhì)結(jié)相融合的開發(fā)，從而在研發(fā)水平上快速提高了轉(zhuǎn)換效率。此次，在異質(zhì)結(jié)研發(fā)與實(shí)用化方面處于領(lǐng)先地位的松下也開始向異質(zhì)結(jié)與背接觸的融合轉(zhuǎn)舵，估計(jì)這會對今后的結(jié)晶硅型太陽能電池的研發(fā)趨勢帶來影響。