JinkoSolar dan Tim Peneliti Tiongkok Pecahkan Rekor Dunia dengan Efisiensi 26,66% Sel Surya TOPCon Industri

Industri fotovoltaik global memiliki pencapaian penting untuk dirayakan melalui pencapaian JinkoSolar bersama mitra dan lembaga penelitiannya, dengan ditetapkannya rekor dunia tersertifikasi pertama untuk efisiensi sel surya{0}}skala industri. Rekor dunia tersebut merupakan hasil sel surya TOPCon ukuran M10 yang dikembangkan oleh staf JinkoSolar dan telah disertifikasi memiliki efisiensi konversi daya maksimum sebesar 26,66%. Oleh karena itu, efisiensi yang dicapai memungkinkan perusahaan untuk menutup kesenjangan efisiensi yang dicapai dengan produk-yang diproduksi secara massal dan maksimum teoritis.

Selain itu, pengembangan sel ini telah diuji dan diverifikasi secara independen oleh laboratorium pengujian terakreditasi di Tiongkok dan telah menghasilkan nilai efisiensi tertinggi yang dilaporkan hingga saat ini pada sel surya TOPCon pada skala industri, sehingga membuka jalan bagi komersialisasi-teknologi surya efisiensi tinggi.

Perangkat pemegang rekor-baru diciptakan melalui kemitraan para peneliti dari JinkoSolar dan Institut Teknologi dan Rekayasa Material Ningbo (NIMTE) dalam Chinese Academy of Sciences, serta dengan para peneliti dari Soochow University dan China Jiliang University.

Aspek teknis dari inovasi ini telah didokumentasikan dalam Nature Energy dalam artikel berjudul,"Penyempurnaan listrik-sisi ganda memungkinkan sel surya silikon kontak pasif oksida terowongan industri yang efisien," yang ditulis oleh Zhenhai Yang dkk., dengan Profesor Jichun Ye sebagai penulis koresponden.

Tim peneliti menggunakan wafer M10 dengan luas efektif 313,3 cm², sepenuhnya konsisten dengan standar produksi industri modern, memastikan bahwa hasil yang dicapai dapat langsung ditransfer ke lingkungan manufaktur.

Terobosan intinya terletak pada strategi pengoptimalan kelistrikan{0}}dua sisi yang komprehensif yang mengatasi keterbatasan yang sudah lama ada dalam arsitektur sel TOPCon.

Di sisi depan, para peneliti menerapkan pemancar boron dengan ketahanan-sheet-tinggi (sekitar 430 Ω/sq) yang dikombinasikan dengan desain jaringan yang dioptimalkan. Pendekatan ini secara signifikan meningkatkan pasivasi permukaan dengan mengurangi konsentrasi boron aktif dan kedalaman difusi, sehingga meminimalkan rekombinasi Auger dengan substrat silikon. Peningkatan pasivasi dibuktikan dengan peningkatan masa pakai pembawa minoritas efektif dari 0,70 ms menjadi 1,12 ms dan pengurangan kepadatan arus rekombinasi dari ~9 fA/cm² menjadi ~5 fA/cm².

Untuk mengimbangi peningkatan resistansi kontak yang terkait dengan pemancar resistansi-lembar-tinggi, tim mengoptimalkan desain kisi depan, mengurangi jarak jari dari 1.120 μm menjadi sekitar 825 μm dan mempersempit lebar jari dari ~20 μm menjadi ~10 μm. Optimalisasi ini tidak hanya mengkompensasi kerugian pengangkutan pembawa tetapi juga mengurangi bayangan optik dan konsumsi pasta perak.

Di sisi belakang, tim memperkenalkan struktur-terowongan oksida/polisilikon berlapis ganda baru yang dirancang untuk mengurangi degradasi yang disebabkan oleh metalisasi-. Mikroskop elektron transmisi dan analisis spektroskopi dispersif energi mengungkapkan bahwa dalam sampel lapisan tunggal konvensional, atom perak sepenuhnya menembus lapisan polisilikon dan menyusup ke substrat silikon. Sebaliknya, struktur-lapisan ganda secara efektif menghalangi difusi perak-lapisan polisilikon bagian luar menghentikan sebagian besar penetrasi perak, sedangkan lapisan oksida bagian dalam mencegah perak menyerang substrat.

Lapisan polisilikon bagian dalam sel surya memiliki tingkat kristalinitas yang lebih besar, serta kepadatan batas butir yang berkurang. Selain itu, lapisan luar, atau amorf, sel surya menyediakan saluran difusi terkontrol bagi perak untuk memodifikasi struktur permukaan sel surya, memungkinkan pembentukan kontak "ohmik". Perubahan inovatif pada desain sel surya ini meningkatkan masa pakai pembawa minoritas efektif (dari 3,54 ms menjadi 5,87 ms) dan meningkatkan tegangan sirkuit terbuka (dari 752 mV menjadi 757 mV).

Dalam kondisi pengujian standar, sel surya TOPCon ukuran M10 menghasilkan metrik kinerja yang luar biasa:

Efisiensi Konversi Daya: 26.66%

Terbuka-Tegangan Sirkuit (Voc):744,6 mV

Faktor Isian (FF): 85.57%

Arus Sirkuit Pendek-:13,109 mA

Menurut Profesor Ye, penulis utama studi tersebut, "Perangkat ini telah mencapai 83,8% dari batas efisiensi teoritis, mengungguli sel surya TOPCon konvensional". Hal ini menunjukkan peningkatan yang signifikan dibandingkan kinerja listrik relatif sel TOPCon sebelumnya sebesar 91,6%, mendekati tingkat teknologi heterojungsi silikon paling canggih.

Inovasi penting adalah penipisan lokal pada lapisan polisilikon belakang di bagian sel yang bukan-logam. Tim mampu meningkatkan efisiensi kuantum sel ketika diterangi dari belakang dengan mengurangi ketebalan polisilikon di wilayah tersebut dari 100 nm menjadi 40 nm.

Data eksperimen menunjukkan bahwa penipisan polisilikon menghasilkan peningkatan-densitas arus hubung singkat sebesar 2,88 mA/cm² saat sel disinari dari belakang. Simulasi optik menunjukkan bahwa untuk setiap pengurangan 10 nm pada ketebalan polisilikon, kehilangan penyerapan parasit berkurang sekitar 0,40 mA/cm², dan penyerapan efektif dalam substrat silikon meningkat sekitar 0,32 mA/cm².

Hasilnya, bifaciality sel meningkat dari 83,4% menjadi 88,3%, meningkatkan potensi hasil energi secara signifikan dalam situasi sebenarnya ketika pengumpulan cahaya samping belakang berkontribusi terhadap jumlah total daya yang dihasilkan.

Untuk melanjutkan rekor ini, JinkoSolar juga terus menjadi pemimpin dalam teknologi TOPCon karena mereka telah memecahkan rekor dunia-skala laboratorium untuk sel surya TOPCon dengan efisiensi 27,02% yang diverifikasi oleh NPVM di Tiongkok. JinkoSolar juga mampu mencapai efisiensi konversi daya maksimum sebesar 25,58% dengan modul TOPCon terbarunya yang telah disertifikasi oleh TÜV SÜD. Untuk mendorong pengembangan teknologinya, JinkoSolar telah mengembangkan peta jalan-teknologi jangka panjang. JinkoSolar secara publik menyatakan dalam buku putih terbarunya bahwa mereka mengantisipasi melampaui ambang batas efisiensi 28% pada tahun 2028, dan berharap untuk terus mengembangkan teknologi TOPCon dan mempertahankan posisi terdepan dalam produksi dan pembuatan modul fotovoltaik-efisiensi tinggi.

Teknologi TOPCon saat ini menguasai lebih dari 70% pangsa pasar di industri fotovoltaik global, didorong oleh-efektivitas biaya dan kompatibilitasnya dengan proses manufaktur yang ada. Terobosan efisiensi terbaru ini menunjukkan bahwa sel TOPCon skala industri-masih memiliki ruang besar untuk ditingkatkan, menantang asumsi tentang kematangan teknologi dan memperluas peta jalan untuk sel surya berbasis silikon.

Pencapaian ini memberikan jalur teknis yang layak untuk mempersempit kesenjangan antara produksi industri dan batas efisiensi teoretis, sehingga semakin memperkuat posisi kompetitif TOPCon di pasar tenaga surya global. Ketika industri terus menuntut efisiensi yang lebih tinggi dan tingkat biaya listrik yang lebih rendah, inovasi-inovasi tersebut memainkan peran penting dalam mempercepat transisi energi global.