為了在BJ電池上實現TOPCon技術，作者將n型Si FJ TOPCon (n-FJ)（圖2d）應用在p型c-Si晶片上（圖2e）。與n-FJ電池相反，在這種p型Si TOPCon BJ (p-BJ)器件中，背面的TOPCon作為全域接觸的p-n結，使得發射極的橫向電流傳輸失效。n-FJ和p-BJ電池的光電參數匯總在圖3中。p-BJ器件顯示出非常高的VOC，高達732 mV，比n-FJ電池高5 mV以上，表明省略了前表面全區域硼擴散層的增益效果。1 Ω cm體電阻率的P-BJ電池[P-BJ(1)]填充因子為84.5％，比n-FJ器件高出1％的絕對值，證明了前表面的Al2O3和后表面的TOPCon具有很高的鈍化效果，以及在c-Si體相內向局部前接觸間具有足夠高的空穴傳導性。10 Ω cm p-BJ電池[P-BJ(10)]的FF比P-BJ(1)電池低2%的絕對值，表明電阻損耗非常嚴重。因此，p-BJ電池設計對c-Si體的空穴電導率敏感。1 Ω cm p-BJ電池的JSC最低（<42.1 mA cm–2），n-FJ電池和10 Ω cm p-BJ電池均顯示約42.5 mA cm–2的值?？偟膩碚f，與10 Ω cm p-BJ電池（25.5％）和n-FJ電池（25.8％）相比，1 Ω cm p-BJ電池顯示出最高的效率（26.0％）。1 Ω cm p-BJ電池的這種高效率為兩面接觸式硅太陽能電池的最高值之一，并且該電池的極高電學性能減小了與SHJ電池的差距（圖1e）。
功率損耗分析（PLA）
為了更深入地了解這些電池設計中獨特的電流傳輸和復合損耗，研究人員基于自由能量損耗分析（FELA）對所有電學和光學機制進行了系統的功率損耗分析（PLA ），圖4c為最終的PLA以及最佳電池的模擬輸出功率。
關于光學損耗，p-BJ電池在正表面遮陽和反射上比n-FJ電池高?0.3％損失，這是由非完美的ARC和金屬柵格造成的。對于1 Ω cm p-BJ電池，非理想的正面損耗最高，這會造成低的JSC。由于背面的電池設計相同，所有電池的非理想背面損耗非常相似。在電學損耗方面，c-Si體相復合損耗主要由俄歇復合構成，這在1 Ω cm p-BJ電池中最為明顯。所有電池的表面復合損耗都由前表面決定，這對于1 Ω cm p-BJ電池最低，尤其是在非接觸區域。10 Ω cm p-BJ電池在正面和TOPCon背面存在更高的損耗，這是由于在此電池上表面鈍化質量略低。由于暗周長、活性面積之外的硅晶片區域，所有電池都表現出相當可觀的損耗，這對于10 Ω cm p-BJ電池最為明顯，約為0.3％。如果通過增加太陽能電池的有效面積來消除這些邊緣損耗，并且假設n-FJ電池具有更好的正面光學特性（更好的金屬柵格和ARC），該模擬可預估1 Ω cm p-BJ電池的效率為26.6％。最后作者從仿真模擬方面比較了不同的FJ和BJ電池，得出：BJ太陽能電池有潛力成為未來c-Si太陽能電池的最佳候選者，預計在未來的十年其效率可達27％的范圍內。Richter, A., Müller, R., Benick, J.?et al.?Design rules for high-efficiency both-sides-contacted silicon solar cells with balanced charge carrier transport and recombination losses.?Nat Energy?(2021). DOI:10.1038/s41560-021-00805-w
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