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

針對這一問題，本工作提出了一種具有內置旁路功能的太陽電池結構設計策略。研究人員從傳統旁路二極管的工作原理出發，在電池內部構建空間均勻分布的反向導電通道（reverse conduction channels），使電池在反向偏壓條件下能夠自動形成電流旁路通道，從而實現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構設計

研究結果表明，該內置導電通道具有明顯的偏壓依賴開關行為：在正常工作條件下不會明顯影響太陽電池的光電轉換效率，而在局部遮擋導致反向偏置時則能夠迅速導通，形成有效的旁路路徑。這一設計不僅避免了傳統外置旁路二極管帶來的額外成本和復雜封裝問題，還能提升光伏組件在局部遮蔭條件下的功率輸出穩定性和熱管理性能。

圖2 該結構太陽電池工作原理

在器件和組件層面的實驗驗證中，由該結構電池組裝的光伏組件在部分遮擋條件下表現出更穩定的輸出功率，并有效抑制了局部熱斑問題，展示出運行安全性與可靠性。相關機理研究進一步闡明了反向導電通道的形成機制及其調控策略，為新型鈍化接觸太陽電池的結構設計提供參考。

圖3 光伏組件性能對比

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” 為題發表于Nature Communications期刊。威廉希爾WilliamHill官方網站料學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官方網站料學院高平奇教授、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基金項目(62034009)、國家重點研發計劃(2024YFB4204901)和陜西秦創原項目(2025QCY-KXJ-189)的支持。

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