Jinkosolar stellt eine Topcon-Solarzelle mit Rückkontakt und einem Wirkungsgrad von 28 Prozent sowie einer Heteroübergangspassivierung aus amorphem Silizium vor

Jinkosolar stellte auf seiner Veranstaltung „Global Tech Day“ in Shanghai vergangene Woche seine Topcon-basierte „Amorphous-Si Passivating Cell“ (TAC)-Technologie vor. Nach einem vom Unternehmen veröffentlichten technischen Whitepaper kombiniert die Architektur elektronenselektive Topcon-Kontakte mit löcherselektiven Heterojunction-Kontakten und einer Rückseitenelektrodenanordnung.

Das Design nutzt einen n-Typ-Wafer aus kristallinem Silizium mit zwei abwechselnden, ladungsträger-selektiven Kontaktbereichen auf der Rückseite. Sowohl die positive als auch die negative Elektrode befinden sich auf der Rückseite, wodurch die Metallisierung auf der Vorderseite und die damit verbundenen optischen Abschattungsverluste entfallen.

Der elektronensammelnde n-Typ-Bereich behält die in Topcon-Zellen verwendete Kontaktstruktur bei, die aus einer etwa 1 bis 2 Nanometer dicken Siliziumoxid-Tunnelschicht und stark dotiertem polykristallinem Silizium besteht. Diese Struktur ermöglicht einen selektiven Elektronentransport bei geringem Kontaktwiderstand und unterdrückt gleichzeitig die Rekombination von Ladungsträgern.

Der p-Typ-Bereich zur Lochsammlung nutzt intrinsisches und dotiertes hydriertes amorphes Silizium (a-Si) und stützt sich dabei auf die Heterojunction-Zelltechnologie. Jinkosolar zufolge verbessert diese Konfiguration die Oberflächenpassivierung und die Leerlaufspannung. Eine Schicht aus transparentem leitfähigem Oxid (TCO) erleichtert den lateralen Ladungsträgertransport, während der Passivierungsprozess des amorphen Siliziums bei Temperaturen unter 200 Grad Celsius  stattfindet.

Hochpräzise Laserstrukturierung und dielektrische Isolierung trennen die beiden Kontaktbereiche voneinander. Jinkosolar beschreibt die Architektur als „2+1“-Design, das Topcon-Elektronenkontakte, Heterojunction-Lochkontakte und eine Rückseitenelektrodenstruktur kombiniert.

TAC gehört zur breiter gefassten Kategorie der Rückseitenkontaktzellen, die Architekturen mit unterschiedlichen Passivierungs- und Ladungsträger-selektiven Kontakttechnologien umfasst. Im Gegensatz zu herkömmlichen Topcon-Zellen mit Frontkontakt verzichtet TAC auf Metallkontakte auf der Vorderseite, um Abschattungsverluste zu reduzieren. Das charakteristische Merkmal unter den Rückkontakt-Technologien ist die Integration von Topcon- und amorphen Silizium-Heteroübergangskontakten auf demselben Wafer.

Jinkosolar hat außerdem einen flächendeckenden Passivierungsansatz namens „Global Passivation Process“ (GPP) entwickelt, um Rekombinationsverluste über die Kontaktbereiche hinweg zu reduzieren. Ein weiteres Verfahren, die „Multi-Dimensional Charge Passivation“ (MCP 2.0), zielt auf die Ladungsträgerrekombination an den Schnittkanten der Zellen ab. Dabei wird zunächst der Schnitt vor der Passivierung durchgeführt, gefolgt von einer chemischen Feldeffekt- und Wasserstoffpassivierung der freiliegenden Oberflächen.

Zu den weiteren Merkmalen auf Zellebene zählen hochreine, sauerstoffarme n-Typ-Siliziumwafer sowie eine lichtfangende Struktur, die Oberflächenstrukturierung, Antireflexbeschichtungen und Rückseitenreflexion kombiniert. Das Whitepaper gibt für das Siliziumsubstrat eine Lebensdauer der Minoritätsträger im Volumen von über 2 Millisekunden und eine Rekombinationsstromdichte im Volumen von unter 5 Femtoampere pro Quadratzentimeter an.

Jinkosolar gibt an, dass der Wirkungsgrad der TAC-Serienzellen 27 Prozent überschritten habe. In der seiner aktuellen Unternehmensmitteilung wird als Spitzenwirkungsgrad der Solarzelle 28 Prozent angegeben. Das Whitepaper enthält jedoch keine Angaben zu einer Zertifizierung durch Dritte, zur Testfläche oder zum durchschnittlichen Wirkungsgrad in der Produktionslinie für dieses Ergebnis.

In seinem Finanzbericht für das erste Halbjahr gab Jinkosolar separat einen von einer unabhängigen Stelle zertifizierten Umwandlungswirkungsgrad von 27,2 Prozent für eine n-Typ-Rückkontakt-Forschungszelle an. Das Unternehmen identifizierte dieses Ergebnis jedoch nicht als TAC-Messung.

Jinkosolar nannte die Niedertemperatur-Metallisierung, kupferhaltige Kontaktmaterialien und den potenziellen Einsatz von TAC als Bottom-Cell-Plattform für Perowskit-Silizium-Tandem-Bauelemente als Bereiche für die weitere Entwicklung.