随着钙钛矿/硅叠层太阳能电池实验室效率持续突破—隆基绿能近期将器件效率推至35.5%—该技术路线正加速向产业化迈进。通威股份已建成行业首条5 MW叠层电池试验线，其210半片电池全面积效率达32.19%；天合光能预计钙钛矿叠层电池将于2028—2029年进入小规模量产阶段。然而，当效率指标逐步逼近理论极限，一项长期被忽视的工程化问题—热管理—正成为制约叠层电池可靠性与实际发电性能的关键瓶颈。
先进钝化技术团队在《ACS Energy Letters》发表题为“Unraveling Thermal Accumulation in Perovskite/Silicon Tandems: Structure- and Material-Driven Heating in SHJ, TOPCon, and TBC Bottom Cells”的研究论文。研究生李凯玥为论文第一作者，常萱为共同第一作者，陈剑辉研究员、杨学良博士和陈兵兵副研究员为共同通讯作者。合作单位包括河北大学、英利能源发展有限公司、协鑫集成科技股份有限公司等。该工作首次系统对比了三种主流晶硅底电池—硅异质结（SHJ）、隧穿氧化层钝化接触（TOPCon）及隧穿氧化层钝化背接触（TBC）—在近红外（NIR）辐照下的热积累行为及其物理机制，为叠层电池底电池选型提供了基于热管理维度的全新评价框架。
近红外光子是主要热源
钙钛矿顶电池吸收可见光，硅底电池吸收近红外光（至1200 nm）。但大于900 nm的光子无法有效发电，而是转化为热量，可令器件温升达40–80 °C，加速钙钛矿分解并降低硅电池电压。
三种底电池温度与性能差异显著
4T叠层电池测试显示：SHJ稳态温度65.2 °C，TOPCon 62.8 °C，TBC最低仅60.2 °C。温度升至150 °C时，PVK/SHJ效率损失7.91%（绝对值），PVK/TOPCon损失7.02%，PVK/TBC损失仅5.86%。TC200热循环测试也验证TBC衰减最小。
热积累源于结构与材料双重因素
· 结构：SHJ双面绒面延长光程，增加光热转化；TBC背表面为平面，光程最短。双面制绒比单面制绒温度高约2.3 °C。
· 材料：SHJ背面ITO和非晶硅导热差（有效热导率~6.1 W·m⁻¹·K⁻¹），如同“保温层”；TBC采用氮化硅和多晶硅（有效热导率~22.9 W·m⁻¹·K⁻¹），散热效率提升近3.7倍。
贡献占比：结构因素占55–65%，材料因素占35–45%。
产业启示：TBC值得更多关注
SHJ虽钝化优异、效率纪录多，但其热劣势在大面积组件中可能凸显。TBC兼具TOPCon工艺兼容性和背接触无栅线优势，且热管理性能突出。研究提出理想底电池应具备平坦背面、高导热中间层、合理反射电极和高效横向散热，TBC最符合这些标准。
目前，晶科、钧达、通威等企业在TBC电池效率与认证上进展迅速。在4T叠层架构中，TBC作为底电池的吸引力正日益增强。2T结构中底电池热影响更大，热设计尤为关键。
结论：热管理已成为叠层电池技术路线选择的重要维度。产业界不应仅关注室温效率，更需评估实际工作温度下的表现。TBC在热电综合性能上展现出强劲竞争力，或将影响下一代光伏产业化路径。
该研究工作得到了国家自然科学基金、河北省省级科技计划项目、河北省创新能力提升计划项目等经费的资助资助及河北省光伏技术省部共建协同创新中心、河北大学物理科学与技术学院公共测试平台的大力支持。
文章链接：https://doi.org/10.1021/acsenergylett.6c01614
