近日，2025年(nian)諾(nuo)貝爾物(wu)理(li)學(xue)獎(jiang)揭曉，科學(xue)家約翰·克拉克（John Clarke）、米歇爾·H·德沃雷(lei)特(te)(te)（Michel H. Devoret）和約翰·M·馬(ma)丁尼斯（John M. Martinis）三人獲獎(jiang)，以表彰(zhang)他(ta)們在(zai)電(dian)路中(zhong)實現(xian)宏觀量(liang)(liang)子(zi)力學(xue)隧(sui)(sui)穿效(xiao)(xiao)應和能量(liang)(liang)量(liang)(liang)子(zi)化方(fang)面(mian)的貢獻。量(liang)(liang)子(zi)隧(sui)(sui)穿效(xiao)(xiao)應這(zhe)一微(wei)觀粒(li)子(zi)“穿墻而過”的奇特(te)(te)現(xian)象(xiang)，不(bu)僅(jin)是此次(ci)諾(nuo)獎(jiang)的核心理(li)論(lun)，也是TOPCon太陽(yang)能電(dian)池(chi)實現(xian)高效(xiao)(xiao)載流子(zi)傳輸的物(wu)理(li)基(ji)礎，早在(zai)2016年(nian)，中(zhong)來股份(fen)便率先在(zai)國內研(yan)發(fa)基(ji)于“量(liang)(liang)子(zi)隧(sui)(sui)穿”原(yuan)理(li)的TOPCon電(dian)池(chi)，中(zhong)來作為n型TOPCon電(dian)池(chi)技術(shu)變革(ge)的重要推動力量(liang)(liang)，加速了(le)這(zhe)一經典量(liang)(liang)子(zi)原(yuan)理(li)在(zai)新能源領域的工程化應用。

什么是量子隧穿？

在經典物理學中(zhong)，一個粒(li)(li)子(zi)如果遇到比自身能量(liang)更高(gao)的(de)(de)勢壘，是(shi)無(wu)法(fa)(fa)穿越(yue)的(de)(de)，就像(xiang)(xiang)小球無(wu)法(fa)(fa)自行滾過(guo)一座(zuo)比它起始點還高(gao)的(de)(de)山(shan)。但在量(liang)子(zi)力學中(zhong)，像(xiang)(xiang)電子(zi)這(zhe)樣的(de)(de)微觀粒(li)(li)子(zi)，卻有(you)一定的(de)(de)概率能夠“穿過(guo)”這(zhe)個勢壘，仿佛在山(shan)上打(da)了(le)一條隧(sui)(sui)道一樣，這(zhe)就是(shi)量(liang)子(zi)隧(sui)(sui)穿效(xiao)應。量(liang)子(zi)隧(sui)(sui)穿效(xiao)應有(you)著廣泛的(de)(de)應用，例如掃描隧(sui)(sui)道顯微鏡(jing)、半(ban)導(dao)體器件、納米技術(shu)等。

光伏電池的效率秘密？

諾貝爾獎背后的量子效應！

早在2016年(nian)，當全球(qiu)光(guang)伏(fu)行業(ye)大部分企(qi)業(ye)仍專注于(yu)PERC電池的(de)量(liang)(liang)產與效率優化時，基于(yu)第(di)一(yi)性原理、致力于(yu)為客戶提供更高效率的(de)光(guang)伏(fu)產品，中來便率先基于(yu)量(liang)(liang)子隧穿(chuan)效應開(kai)展(zhan)n型TOPCon電池研發，并成為中國(guo)乃(nai)至全球(qiu)范圍內，最(zui)早研發并實現GW級量(liang)(liang)產TOPCon產品的(de)光(guang)伏(fu)企(qi)業(ye)之(zhi)一(yi)。

TOPCon，全稱為隧(sui)穿氧化層(ceng)(ceng)鈍化接(jie)觸(chu)（Tunnel Oxide Passivated Contact），以(yi)“隧(sui)穿氧化層(ceng)(ceng)+摻雜多(duo)晶硅層(ceng)(ceng)”的(de)(de)鈍化接(jie)觸(chu)結構代替傳(chuan)統的(de)(de)金(jin)屬接(jie)觸(chu)結構，降低(di)少數載流子(zi)(zi)復合的(de)(de)同時，通(tong)過量子(zi)(zi)隧(sui)穿機制進(jin)行(xing)多(duo)數載流子(zi)(zi)傳(chuan)輸，從(cong)而(er)兼顧鈍化與良好的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)導(dao)性能(neng)，實現超(chao)高的(de)(de)太(tai)(tai)陽(yang)(yang)能(neng)電(dian)(dian)(dian)池光電(dian)(dian)(dian)轉換效率。可以(yi)說，量子(zi)(zi)隧(sui)穿效應(ying)是TOPCon太(tai)(tai)陽(yang)(yang)能(neng)電(dian)(dian)(dian)池的(de)(de)核心所在。

TOPCon電池與量子隧穿

?中來深(shen)入(ru)(ru)探(tan)索了(le)量子(zi)(zi)(zi)隧(sui)(sui)穿效應(ying)在TOPCon技術上的(de)應(ying)用(yong)，創新(xin)研(yan)發一(yi)(yi)種用(yong)于(yu)制備(bei)n型TOPCon太陽能(neng)電(dian)池背面超(chao)薄氧(yang)化硅(gui)層(ceng)(ceng)(ceng)和摻雜多晶硅(gui)層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)核(he)心工藝技術，利用(yong)等(deng)離子(zi)(zi)(zi)體在硅(gui)片表面生長(chang)一(yi)(yi)層(ceng)(ceng)(ceng)超(chao)薄、高(gao)(gao)質(zhi)量的(de)超(chao)薄二(er)(er)氧(yang)化硅(gui)（SiO?）層(ceng)(ceng)(ceng)。理論上，二(er)(er)氧(yang)化硅(gui)是(shi)(shi)絕(jue)緣體，對導(dao)電(dian)的(de)載(zai)流子(zi)(zi)(zi)（電(dian)子(zi)(zi)(zi)）來說，它(ta)就(jiu)像(xiang)一(yi)(yi)個(ge)能(neng)量的(de)“高(gao)(gao)墻”（勢壘）。在經典(dian)物理中，電(dian)子(zi)(zi)(zi)如果能(neng)量不(bu)夠，是(shi)(shi)無法翻(fan)(fan)過(guo)這堵墻的(de)。但是(shi)(shi)，當這層(ceng)(ceng)(ceng)二(er)(er)氧(yang)化硅(gui)被做到極薄（1~2納米，約幾個(ge)原(yuan)子(zi)(zi)(zi)層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)厚度）時，這堵“墻”就(jiu)變得(de)非常薄了(le)。根(gen)據量子(zi)(zi)(zi)力(li)學，電(dian)子(zi)(zi)(zi)不(bu)再需要“翻(fan)(fan)過(guo)”這堵墻，而是(shi)(shi)有(you)一(yi)(yi)定概(gai)率直接(jie)“穿過(guo)”它(ta)。隧(sui)(sui)穿概(gai)率與勢壘的(de)厚度成反(fan)比，SiO?層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)厚度越小，電(dian)子(zi)(zi)(zi)隧(sui)(sui)穿的(de)概(gai)率越高(gao)(gao)。此外(wai)，超(chao)薄氧(yang)化層(ceng)(ceng)(ceng)本身還提供了(le)“第二(er)(er)層(ceng)(ceng)(ceng)選擇性”，能(neng)有(you)效阻擋空穴等(deng)不(bu)需要的(de)載(zai)流子(zi)(zi)(zi)注(zhu)入(ru)(ru)接(jie)觸，從而減少在多晶硅(gui)或(huo)金屬處的(de)復合，而允許(xu)電(dian)子(zi)(zi)(zi)隧(sui)(sui)穿進入(ru)(ru)多晶硅(gui)被收集。

通過(guo)持續(xu)的(de)理論(lun)探(tan)索與工(gong)藝(yi)技(ji)術(shu)研(yan)發，2019年，中(zhong)(zhong)來(lai)就建成了全球首個(ge)GW級TOPCon電池量產(chan)線，是全球最早將TOPCon技(ji)術(shu)從實驗室推向規(gui)模化生(sheng)產(chan)的(de)企(qi)業。如今，中(zhong)(zhong)來(lai)股份(fen)已圍繞(rao)TOPCon技(ji)術(shu)，構建了完(wan)善且具有自主(zhu)知識產(chan)權的(de)專(zhuan)利(li)保護體系(xi)。

中來(lai)TOPCon電池

?量子隧穿：賦能中來TBC技術

在n型TOPCon技(ji)術(shu)(shu)大規模量產(chan)并引(yin)領行業的(de)(de)同時，中來(lai)股份已(yi)將研發(fa)視野投向(xiang)更(geng)前(qian)沿的(de)(de)未來(lai)。公(gong)司正積極布局TBC（TOPCon Back Contact）技(ji)術(shu)(shu)。BC技(ji)術(shu)(shu)可以(yi)消除(chu)正面柵(zha)線的(de)(de)遮(zhe)光，實現(xian)更(geng)高的(de)(de)轉換(huan)效率。TBC技(ji)術(shu)(shu)巧妙地將中來(lai)已(yi)深耕多年的(de)(de)TOPCon技(ji)術(shu)(shu)，與(yu)BC的(de)(de)電(dian)池(chi)(chi)結構設(she)計相(xiang)融合，能夠將電(dian)池(chi)(chi)正負(fu)金屬電(dian)極全部精巧地排列在電(dian)池(chi)(chi)背面，從而徹底消除(chu)正面主柵(zha)線和(he)細柵(zha)線對(dui)入(ru)射陽(yang)光的(de)(de)遮(zhe)擋損(sun)失。

可以說，量子(zi)隧穿效(xiao)應，就是(shi)TOPCon和TBC電(dian)(dian)池能(neng)(neng)(neng)夠“封神”的核心技術。它(ta)就像一(yi)份(fen)原子(zi)級(ji)別的“通關文(wen)牒”，讓(rang)電(dian)(dian)子(zi)能(neng)(neng)(neng)夠“穿墻(qiang)而(er)過”，一(yi)舉解決了高效(xiao)電(dian)(dian)池的兩(liang)大核心難(nan)題(ti)：既要大門(men)緊鎖（極致表面鈍化，鎖住能(neng)(neng)(neng)量不流(liu)失），又要道路暢(chang)通（高效(xiao)載流(liu)子(zi)傳輸，形成強大電(dian)(dian)流(liu)）。

未來，我們探索量子世界(jie)的腳步(bu)不(bu)(bu)會停歇。中來股份將繼(ji)續(xu)積極(ji)與高校、科研院所及產業(ye)鏈伙伴合作，不(bu)(bu)斷拓寬光(guang)伏產品(pin)的性能極(ji)限，為(wei)推動全(quan)球能源變革貢獻更多(duo)“量子智慧”。