L'industrie photovoltaïque mondiale a une réussite importante à célébrer grâce à cette réalisation de JinkoSolar, en collaboration avec ses partenaires et instituts de recherche, avec l'établissement du premier record mondial certifié pour l'efficacité des cellules solaires-à l'échelle industrielle. Le record du monde est le résultat d'une seule cellule solaire TOPCon de taille M10 développée par le personnel de JinkoSolar et qui a été certifiée comme ayant un rendement de conversion de puissance maximal de 26,66 %. Par conséquent, l'efficacité obtenue permet à l'entreprise de combler l'écart d'efficacité obtenu avec les produits fabriqués en masse et le maximum théorique.
De plus, le développement de cette cellule a été testé et vérifié de manière indépendante par un laboratoire d'essai accrédité en Chine et a abouti à la valeur d'efficacité la plus élevée rapportée à ce jour sur une cellule solaire TOPCon à l'échelle industrielle, ouvrant ainsi la voie à la commercialisation de technologies solaires à haut rendement.
Excellence collaborative : du laboratoire à la fabrique
Un nouveau dispositif -détenteur de records a été créé grâce à un partenariat entre des chercheurs de JinkoSolar et de l'Institut de technologie et d'ingénierie des matériaux de Ningbo (NIMTE) au sein de l'Académie chinoise des sciences, ainsi qu'avec des chercheurs de l'Université de Soochow et de l'Université de Chine Jiliang.
Les aspects techniques de l'innovation ont été documentés dans Nature Energy dans un article intitulé « Le raffinement électrique double côté- permet une passivation de cellules solaires au silicium à contact industriel à oxyde de tunnel industriel efficace », rédigé par Zhenhai Yang et al., avec le professeur Jichun Ye comme auteur correspondant.
Innovation technique : une stratégie de raffinement double-
L'équipe de recherche a utilisé une plaquette M10 avec une surface efficace de313,3 cm², entièrement conforme aux normes de production industrielle modernes, garantissant que les résultats obtenus sont directement transférables aux environnements de fabrication.
La principale avancée réside dans une stratégie complète d'optimisation électrique double-qui répond aux limitations de longue date de l'architecture des cellules TOPCon.
Sur la face avant, les chercheurs ont mis en œuvreémetteurs de bore à haute-feuille-résistance(environ 430 Ω/m²) combiné à des conceptions de grille optimisées. Cette approche améliore considérablement la passivation de surface en réduisant la concentration en bore actif et la profondeur de diffusion, minimisant ainsi la recombinaison Auger avec le substrat de silicium. La passivation améliorée est mise en évidence par une augmentation de la durée de vie effective des porteurs minoritaires de 0,70 ms à 1,12 ms et une réduction de la densité de courant de recombinaison d'environ 9 fA/cm² à environ 5 fA/cm².
Pour compenser l'augmentation de la résistance de contact associée aux émetteurs à haute résistance-feuille-, l'équipe a optimisé la conception de la grille avant, réduisant l'espacement des doigts de 1 120 μm à environ825 μmet rétrécissement de la largeur des doigts de ~20 μm à ~10 μm. Cette optimisation compense non seulement les pertes de transport du transporteur, mais réduit également les ombres optiques et la consommation de pâte d'argent.
Sur la face arrière, l'équipe a présenté un romanstructure tunnel à double-couche d'oxyde/polysiliciumconçu pour atténuer la dégradation induite par la métallisation-. L'analyse par microscopie électronique à transmission et par spectroscopie à dispersion d'énergie a révélé que dans les échantillons monocouches conventionnels -, les atomes d'argent pénètrent complètement dans la couche de polysilicium et infiltrent le substrat de silicium. En revanche, la structure à double couche-bloque efficacement la diffusion de l'argent-la couche externe de polysilicium arrête la majeure partie de la pénétration de l'argent, tandis que la couche d'oxyde interne empêche davantage l'argent d'envahir le substrat.
La couche interne de polysilicium de la cellule solaire présente un niveau de cristallinité plus élevé, ainsi qu'une densité limite de grains réduite. De plus, la couche externe, ou amorphe, de la cellule solaire fournit un canal de diffusion contrôlé pour l'argent afin de modifier la structure de surface de la cellule solaire, permettant la formation de contacts « ohmiques ». Ces changements innovants dans la conception de la cellule solaire ont augmenté la durée de vie effective des porteurs minoritaires (de 3,54 ms à 5,87 ms) et ont augmenté la tension en circuit ouvert implicite - (de 752 mV à 757 mV).
Record-Mesures de performances record
Dans des conditions de test standard, la cellule solaire TOPCon de taille M10 a fourni des mesures de performances exceptionnelles :
Efficacité de conversion de puissance : 26.66%
Tension en circuit ouvert (Voc) :744,6 mV
Facteur de remplissage (FF) : 85.57%
Courant de court-circuit :13,109 mA
Selon le professeur Ye, auteur principal de l'étude, « l'appareil a atteint83,8% de la limite d'efficacité théorique, surpassant les cellules solaires TOPCon conventionnelles". Cela représente une amélioration significative par rapport aux performances électriques relatives de 91,6 % des cellules TOPCon précédentes, se rapprochant du niveau de la technologie d'hétérojonction de silicium la plus avancée.
Bifacialité améliorée pour des performances-dans le monde réel
Une innovation importante est l'amincissement local de la couche arrière de polysilicium dans les régions non-métallisées des cellules. L’équipe a pu augmenter l’efficacité quantique de la cellule lorsqu’elle est éclairée par l’arrière en réduisant l’épaisseur du polysilicium dans ces régions de 100 nm à 40 nm.
Les données expérimentales ont indiqué que l'amincissement du polysilicium entraîne une augmentation de la densité de courant de court-circuit -de 2,88 mA/cm² lorsque la cellule est éclairée par l'arrière. Les simulations optiques ont indiqué que pour chaque réduction de 10 nm de l'épaisseur du polysilicium, les pertes d'absorption parasites diminuent d'environ 0,40 mA/cm² et l'absorption effective dans le substrat de silicium est augmentée d'environ 0,32 mA/cm².
En conséquence, la biface de la cellule est passée de 83,4 % à 88,3 %, augmentant considérablement le rendement énergétique potentiel dans des situations réelles où la collecte de la lumière arrière-contribue à la quantité totale d'énergie produite.
Feuille de route vers 28 % et au-delà
Pour s'appuyer sur ce record, JinkoSolar continue également d'être un leader dans la technologie TOPCon puisqu'il a établi le record mondial-à l'échelle du laboratoire d'une cellule solaire TOPCon avec une efficacité de 27,02 % vérifiée par NPVM en Chine. JinkoSolar a également réussi à atteindre une efficacité de conversion de puissance maximale de 25,58 % avec son module TOPCon le plus récent certifié par TÜV SÜD. Pour promouvoir le développement de sa technologie, JinkoSolar a développé une feuille de route technologique à long terme-. JinkoSolar a déclaré publiquement dans son dernier livre blanc qu'il prévoyait de dépasser le seuil de 28 % d'efficacité d'ici 2028, et qu'il prévoyait de continuer à développer la technologie TOPCon et de maintenir une position de leader dans la production et la fabrication de modules photovoltaïques à haut -efficacité.
Implications pour l'industrie
La technologie TOPCon commande actuellement70% de part de marchédans l'industrie photovoltaïque mondiale, grâce à sa-rentabilité et à sa compatibilité avec les processus de fabrication existants. Cette dernière avancée en matière d'efficacité démontre que les cellules TOPCon à l'échelle industrielle-ont encore une marge d'amélioration substantielle, remettant en question les hypothèses sur la maturité technologique et étendant la feuille de route pour les cellules solaires à base de silicium-.
Cette réalisation fournit une voie technique viable pour réduire l'écart entre la production industrielle et les limites d'efficacité théoriques, renforçant ainsi la position concurrentielle de TOPCon sur le marché solaire mondial. Alors que l’industrie continue d’exiger une plus grande efficacité et un coût actualisé de l’électricité plus faible, ces innovations jouent un rôle crucial dans l’accélération de la transition énergétique mondiale.
