近日，北京工业大学材料科学与工程学院严辉教授团队与福建省金石能源公司张津燕博士团队合作完成的混合背接触（Hybrid Back-Contact）晶硅太阳能光伏电池研究成果，以“Maximizing carrier extraction in hybrid back-contact silicon solar cells”为题，正式发表于国际高水平学术期刊《Nature》（Vol 652, pp. 650-654）。两个团队基于长期的产教融合，通过工艺创新和理论突破，实现了电池结构的优化设计与光生载流子动力学调控，成功研制出国际权威认证效率高达27.62%的量产化高效晶硅电池，为突破当前晶硅电池效率瓶颈提供了全新的技术路线与理论支撑。
新型高效晶硅电池融合了隧穿氧化层钝化接触（TOPCon）电池与硅异质结（SHJ）电池的技术优势，并成功集成到叉指背接触（IBC）的太阳电池架构中。基于电池正面的多功能材料及其结构优化，在移除前表面金属栅线的同时，采用SiOX/SiNX减反层与n-nc-SiOX/i-a-Si/i-a-SiOX钝化层的叠加，实现了优异的光学陷光与表面钝化，显著降低了光学损失和载流子表面复合；针对传统双面接触器件中光生载流子的“往返迁移”现象和传输阻塞问题，电池背面的设计采用了TOPCon衍生的含氧本征非晶氧化硅n型接触（a-SiOX+-poly-Si）与SHJ衍生的梯度硼掺杂p型接触（i-a-Si/p-a-Si）相结合的混合结构，不仅有效提升了抑制缺陷产生、钝化界面以及光生载流子的单向传输和高效收集能力，而且探明并确立了决定晶硅太阳电池有源层最佳尺寸的物理机制。
当前，光伏产业正面临效率提升瓶颈与行业同质化竞争压力。27.62%量产化认证效率的突破，不仅表明混合背接触技术超越晶硅电池27%效率壁垒的可行性和庞大的产业化前景，也为设计开发更新一代晶硅太阳电池、推动光伏产业迈向高质量可持续发展提供了关键的技术支撑与明确的升级方向。
背接触晶硅太阳电池的电学优势（载流子单向移动减少体内复合）
材料科学与工程学院严辉教授团队初创于1995年。团队建设始终坚持党建引领，2018年被授予首批全国高校“双带头人”教师党支部书记工作室，2020年获评北京高校先进党组织，2024年被授予首批全国高校“双带头人”教师党支部书记“强国行”专项行动团队；团队发展始终面向国家、行业重大需求，注重产教融合基地建设，多维度培养出创新思维和持续发展的能力，在基于纳米科学与技术的新能源、光电信息功能材料领域涌现出大批优秀人才，荣获2024年度“北京高校优秀育人团队”的称号。在太阳能光伏发电新技术方面，团队重点围绕硅基的材料-器件-性能的本构关系和优化设计开展了针对性的探索和研究，多次创造硅基电池光电转换效率的新纪录，研究成果系统性地发表在《Nature》《Nature Communication》《Nature Energy》《Nature Materials》以及《Nature Materials Review》等高水平期刊，不仅形成了北工大特色的科研方向，赢得了良好的学术声誉，还为行业输送了关键人才和创新技术，为国家光伏发电技术和产业的进步与发展贡献了北工大力量。
