Un gruppo di scienziati del produttore cinese di moduli solari Longi ha descritto in un nuovo articolo scientifico la cella solare ibrida interdigitata a contatti posteriori (HIBC) con efficienza del 27,81% che l’azienda ha presentato nell’aprile 2025.
All’epoca, Longi si era limitata a dichiarare che il dispositivo deteneva il record mondiale di efficienza per celle solari in silicio, con un risultato certificato dall’Institute for Solar Energy Research Hamelin (ISFH) in Germania. “Ripensando sia l’architettura della cella sia i sistemi di materiali, abbiamo ottenuto progressi simultanei nella gestione ottica e nell’efficienza di trasporto dei portatori”, aveva dichiarato allora a pv magazine un portavoce dell’azienda, senza fornire ulteriori dettagli.
Nell’articolo “Silicon solar cells with hybrid back contacts”, pubblicato la scorsa settimana su Nature, il team di ricerca di Longi – che comprende anche il presidente e fondatore Li Zhenguo – ha spiegato che la cella si basa su contatti tunnel passivati e strati di passivazione dielettrica, integrando al contempo contatti di tipo n e di tipo p.
Gli scienziati hanno utilizzato una wafer M10 half-cut ad alta resistività con passivazione del bordo, un contatto di tipo n ottimizzato ottenuto tramite un processo combinato ad alta e bassa temperatura, uno strato di ossido di indio-stagno (ITO) per favorire il trasporto laterale, e un multilayer di ossido di alluminio (AlOx) e nitruro di silicio (SiNx) sulla superficie frontale testurizzata per minimizzare la ricombinazione, oltre a uno strato di silicio amorfo (a-Si).
Hanno inoltre ridotto di un ordine di grandezza la drogatura al fosforo nello strato di silicio policristallino di tipo n (n‑poly‑Si), per limitare la diffusione del drogante all’interno della wafer. “Il processo ad alta–bassa temperatura, che combina diffusione e deposizione, consente di passivare i bordi della wafer durante la fabbricazione”, hanno spiegato, sottolineando che questa tecnica è generalmente nota come tecnologia di passivazione in situ dei bordi (in situ passivated edge technology, iPET).
Il gruppo ha inoltre utilizzato finger metallici incisi in trincea profondi 8 µm per raccogliere le lacune, con ITO selettivamente rimosso per evitare perdite tra i contatti di tipo n e di tipo p. È stato anche aumentato lo spessore dello strato di a‑Si per garantire un’adeguata copertura della giunzione p–i–n e l’incapsulamento completo delle pareti laterali dell’n‑poly‑Si. Per mitigare la resistività di contatto, lo strato è stato cristallizzato tramite un laser verde a nanosecondi impulsato, in modo da preservare la passivazione del bordo.
“Raggiungere un equilibrio ottimale tra passivazione e conducibilità richiede una messa a punto accurata dello spessore dello strato di a‑Si, delle sue proprietà ottiche e dei parametri del laser come fluence e durata dell’impulso”, hanno sottolineato i ricercatori.
Il record mondiale di efficienza di conversione di potenza, pari al 27,81%, è stato ottenuto su una cella con superficie attiva di 133,63 cm². Il dispositivo ha fatto registrare anche una corrente di corto circuito di 5.698 mA, una tensione a circuito aperto di 744,9 mV e un fill factor dell’87,55%.
“Queste prestazioni sono rese possibili dall’integrazione di tecniche avanzate, tra cui la cristallizzazione indotta da laser, la passivazione in situ dei bordi e trattamenti di superficie ottimizzati, che nel loro insieme riducono il fattore di idealità a valori inferiori a 1 al punto di massima potenza (MPP), aumentando in modo significativo il fill factor”, si legge nell’articolo.
Il fattore di idealità misura quanto il comportamento elettrico di una cella solare si avvicina a quello di un diodo ideale, con valori che in genere vanno da 1 a 2.
Guardando al futuro, Longi afferma che le nuove tecniche possono essere scalate con relativa facilità per l’impiego nella produzione di celle solari a eterogiunzione (HJT). “Il contatto di tipo p mostra una perdita resistiva superiore del 50% rispetto al contatto di tipo n, il che indica la necessità di ulteriori miglioramenti nella resistività di contatto”, ha dichiarato l’azienda.
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