局部遮蔭是光伏組件在戶外應(yīng)用中普遍存在的現(xiàn)象，例如灰塵、落葉、積雪或建筑物遮擋等都可能導(dǎo)致太陽電池局部受光不足。這種情況會(huì)引起電池電流失配，不僅造成明顯的功率損失，還可能產(chǎn)生嚴(yán)重的熱斑效應(yīng)，影響光伏組件的穩(wěn)定運(yùn)行和使用壽命。因此，如何在保證高效率的同時(shí)提高光伏組件的抗遮擋能力，一直是光伏領(lǐng)域的重要研究課題。

針對(duì)這一問題，本工作提出了一種具有內(nèi)置旁路功能的太陽電池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)策略。研究人員從傳統(tǒng)旁路二極管的工作原理出發(fā)，在電池內(nèi)部構(gòu)建空間均勻分布的反向?qū)щ娡ǖ溃╮everse conduction channels），使電池在反向偏壓條件下能夠自動(dòng)形成電流旁路通道，從而實(shí)現(xiàn)類似旁路二極管的功能。

圖1 用于抗遮蔭光伏組件的高效太陽電池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

研究結(jié)果表明，該內(nèi)置導(dǎo)電通道具有明顯的偏壓依賴開關(guān)行為：在正常工作條件下不會(huì)明顯影響太陽電池的光電轉(zhuǎn)換效率，而在局部遮擋導(dǎo)致反向偏置時(shí)則能夠迅速導(dǎo)通，形成有效的旁路路徑。這一設(shè)計(jì)不僅避免了傳統(tǒng)外置旁路二極管帶來的額外成本和復(fù)雜封裝問題，還能提升光伏組件在局部遮蔭條件下的功率輸出穩(wěn)定性和熱管理性能。

圖2 該結(jié)構(gòu)太陽電池工作原理

在器件和組件層面的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證中，由該結(jié)構(gòu)電池組裝的光伏組件在部分遮擋條件下表現(xiàn)出更穩(wěn)定的輸出功率，并有效抑制了局部熱斑問題，展示出運(yùn)行安全性與可靠性。相關(guān)機(jī)理研究進(jìn)一步闡明了反向?qū)щ娡ǖ赖男纬蓹C(jī)制及其調(diào)控策略，為新型鈍化接觸太陽電池的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供參考。

圖3 光伏組件性能對(duì)比

上述成果于2026年3月3日以 “In-cell bypass diodes for high-efficiency and shading-tolerant back contact silicon photovoltaic modules” 為題發(fā)表于Nature Communications期刊。威廉希爾WilliamHill官方網(wǎng)站料學(xué)院博士后唐旱波和隆基綠能李云朋博士為論文共同第一作者，威廉希爾WilliamHill官方網(wǎng)站料學(xué)院高平奇教授、林豪副教授和隆基綠能徐希翔博士為論文的共同通訊作者。該研究得到了國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(62034009)、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃(2024YFB4204901)和陜西秦創(chuàng)原項(xiàng)目(2025QCY-KXJ-189)的支持。

論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-026-70005-1