三天兩篇《Nature》！國際頂刊連續(xù)發(fā)表隆基HIBC與柔性硅基疊層電池研究成果

近日，隆基綠能兩項突破性研究成果，在權(quán)威學術(shù)期刊《Nature》上連續(xù)發(fā)表，集中展示了公司在前沿技術(shù)領(lǐng)域取得的最新進展。

2025年11月10日，《Nature》在線刊發(fā)隆基綠能聯(lián)合蘇州大學、西安交通大學等研究團隊在硅基疊層電池研究方向的重要進展，團隊研發(fā)的超薄晶硅-鈣鈦礦疊層電池小面積器件效率經(jīng)美國國家可再生能源實驗室（NREL）認證達到33.4%，商業(yè)尺寸硅片級柔性疊層電池效率經(jīng)德國弗勞恩霍夫太陽能研究所（Fraunhofer ISE）認證達到29.8%。這是全球光伏領(lǐng)域首個且唯一經(jīng)過國際權(quán)威機構(gòu)認證的柔性晶硅-鈣鈦礦疊層電池效率世界紀錄。這一突破性進展為柔性硅基疊層電池在空間光伏、車載光伏等輕質(zhì)/柔性高功率光伏場景的商業(yè)開發(fā)奠定了堅實的基礎(chǔ)。

2025年11月13日，《Nature》在線刊發(fā)隆基綠能聯(lián)合中山大學、蘭州大學團隊研發(fā)的非晶-多晶雜化背接觸結(jié)構(gòu)（HIBC）電池研究成果。此前，隆基綠能于2025年4月11日發(fā)布其HIBC電池以27.81%刷新單結(jié)晶硅電池效率世界紀錄。在隆基聚焦開發(fā)的BC電池平臺技術(shù)上，HIBC電池兼具高溫多晶和低溫非晶硅電池技術(shù)的優(yōu)點，是硅基太陽能電池技術(shù)的集大成者，因其制程須兼容高溫和低溫電池工藝特點，開發(fā)難度前所未有。團隊在隆基自研的工業(yè)級泰睿硅片上實現(xiàn)了27.81%的認證效率和87.55%的填充因子，兩項指標均創(chuàng)造了新的世界紀錄。值得注意的是，雜化背接觸結(jié)構(gòu)是由中國團隊首創(chuàng)且經(jīng)過驗證的全新高效電池技術(shù)，具有完備的自主知識產(chǎn)權(quán)和極高的技術(shù)壁壘。團隊開發(fā)的激光誘導局域晶化技術(shù)、原位邊緣鈍化技術(shù)等均具備與現(xiàn)有產(chǎn)線兼容的優(yōu)勢，極大地推動更高效率、更低成本的量產(chǎn)型硅太陽電池高質(zhì)量產(chǎn)業(yè)化。據(jù)最新進展，目前基于HIBC電池的組件已達到25.9%轉(zhuǎn)換效率和700 W（2.7平米版型）輸出功率。

此前，2024年10月《Nature》背靠背刊發(fā)（2024，635，p596–603和p604–609）團隊破紀錄HBC和硅基疊層電池兩項研究成果，此次《Nature》期刊再次連續(xù)刊發(fā)公司兩項突破性研發(fā)成果，展現(xiàn)了隆基綠能通過技術(shù)創(chuàng)新引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展、反低效內(nèi)卷的決心與實力。

研發(fā)成果一：晶硅雜化背接觸結(jié)構(gòu)太陽電池轉(zhuǎn)換效率突破27.81%

背接觸結(jié)構(gòu)太陽電池通過將N型和P型接觸區(qū)域及電極全部置于電池背面，最大限度地減少了正面的遮光損失，是晶硅光伏持續(xù)突破轉(zhuǎn)換效率的必然選擇。然而，受限于P型接觸區(qū)的鈍化性能和接觸電阻指標難以同步達標、載流子縱向傳輸與橫向漏電難以同時兼顧、邊緣區(qū)域存在復合和漏電等核心挑戰(zhàn)，嚴重限制了該高效電池結(jié)構(gòu)的潛力發(fā)揮。針對以上三方面難題，團隊創(chuàng)新性地開發(fā)了一種融合了激光誘導晶化和原位邊緣鈍化的非晶-多晶雜化背接觸結(jié)構(gòu)（HIBC）太陽電池。

主要創(chuàng)新點有三方面：

（1）在P型區(qū)域采用低溫工藝的非晶硅接觸，在N型區(qū)域采用高溫工藝的多晶硅接觸，分別構(gòu)建出了優(yōu)異的P型和N型鈍化接觸；

（2）針對P型非晶硅接觸層垂直方向?qū)щ娐什畹碾y題，開發(fā)出激光誘導局域晶化技術(shù)，僅將金字塔尖的亞微米尺度區(qū)域轉(zhuǎn)化為納米晶硅，使垂直方向的接觸電阻率大幅降低，但其它區(qū)域原有非晶硅膜層保持了極性交疊區(qū)較小的橫向漏電性能；

（3）開發(fā)了原位邊緣鈍化技術(shù)，在電池制造過程中同步為脆弱的切割邊緣“穿上”牢固的鈍化外衣，有效抑制了邊緣區(qū)域的載流子復合?；谄骷?yōu)異的全鈍化表面和電學性能表現(xiàn)，研究團隊進一步構(gòu)建出了一個將二極管的理想因子與載流子損失機制相關(guān)聯(lián)的新的物理模型，定量描述了不同復合機制對理想因子的影響，闡明了體復合和表面復合對填充因子的制約原理，為高性能電池設(shè)計提供了清晰的理論指導。

圖1：HIBC太陽電池的關(guān)鍵光電性能。

圖2：激光處理對非晶硅膜層的影響。

圖3：冠軍HIBC太陽電池的功率損耗分析。

圖4：高效硅基太陽電池的進展和理論分析。

研發(fā)成果二：全硅片尺寸的輕質(zhì)柔性鈣鈦礦晶硅疊層器件

鈣鈦礦/晶硅疊層電池技術(shù)通過融合兩種半導體材料的優(yōu)勢，將理論效率大幅推高，是公認的新一代顛覆性光伏技術(shù)。傳統(tǒng)固有認知認為單晶硅是剛性脆性材料，然而硅的原子結(jié)構(gòu)具有一定彈性形變能力，當硅片厚度降至幾十微米（傳統(tǒng)硅片厚度通常約為120-200微米）時，縱使其彎曲半徑低于2厘米，硅片表面應(yīng)力仍然低于其本征斷裂閾值，而不會產(chǎn)生裂紋，因此超薄硅片可以滿足輕質(zhì)柔性器件的形變需求。然而鈣鈦礦功能層在反復彎曲和溫度變化下界面極易分層失效，導致其使用壽命大大降低。

為了解決這一問題，團隊采用創(chuàng)新優(yōu)化的工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計，構(gòu)建出疏松加致密的雙層緩沖層設(shè)計，精心設(shè)計的疏松SnOx層能像彈簧床墊一樣吸收和耗散應(yīng)變能，有效緩解制備過程中離子轟擊和后續(xù)使用中形變帶來的機械應(yīng)力；而致密的SnOx層可確保高效的界面電荷提取和穩(wěn)固的電學連接。

這種雙層結(jié)構(gòu)設(shè)計在微納米尺度上精準化解了應(yīng)力緩沖與高效傳輸?shù)男枨竺埽_保了疊層器件在獲得出色耐彎曲特性的同時，兼容了優(yōu)異發(fā)電能力。團隊在基于僅60微米厚的超薄全硅片疊層器件上實現(xiàn)了近30%的功率轉(zhuǎn)換效率，超薄疊層器件可以實現(xiàn)對折，彎曲半徑達1.5厘米，重量不到4.4克，單位重量功率高達1.77 W/g。在實驗室小尺寸上，團隊同時實現(xiàn)了33.4%國際權(quán)威認證轉(zhuǎn)換效率紀錄，研究工作充分展示了該疊層電池結(jié)構(gòu)在效率和抗彎曲疲勞性的優(yōu)越性，以及它未來的應(yīng)用潛力。

圖5創(chuàng)紀錄效率的柔性疊層電池