科技日報記者 張佳欣
據(jù)最新一期《科學》雜志報道，一個國際光伏科研團隊在鈣鈦礦—硅疊層太陽能電池產(chǎn)業(yè)化進程中取得重要進展。他們首次在工業(yè)主流的硅底電池紋理化結構上，實現(xiàn)了鈣鈦礦頂電池的高質量鈍化處理，并將電池光電轉換效率提升至33.1%。這一成果有望推動疊層電池從實驗室走向大規(guī)模生產(chǎn)。
由于硅太陽能電池的光電轉換效率逐漸逼近其理論極限（29.4%），鈣鈦礦—硅疊層太陽能電池被認為是光伏領域的下一代重要技術。然而，實現(xiàn)鈣鈦礦—硅疊層太陽能電池產(chǎn)業(yè)化就要在沿用現(xiàn)有硅電池工藝的基礎上攻克新的技術難題。硅電池底層通常采用大尺寸金字塔狀紋理，以增加表面積并提升效率，但這一結構也讓鈣鈦礦薄膜的沉積和表面鈍化極為復雜。此前，科學界尚未在這種復雜結構上實現(xiàn)高質量的鈍化處理。
此次，沙特阿卜杜拉國王科技大學、德國弗賴堡大學和弗勞恩霍夫太陽能系統(tǒng)研究所組成的團隊，在不平整的鈣鈦礦表面沉積1,3-二氨基丙烷二氫碘化物，實現(xiàn)了優(yōu)異的鈍化效果。實驗表明，經(jīng)過處理的疊層電池光電轉換效率達到33.1%，開路電壓達2.01伏。
研究發(fā)現(xiàn)，鈍化不僅改善了頂電池表面，還影響了整個鈣鈦礦層，從而提升了電導率和填充因子。這一改善源于鈍化帶來的深場效應。在硅太陽能電池中，鈍化作用僅發(fā)生在靠近表面的區(qū)域，而在鈣鈦礦太陽能電池中，表面處理會影響整個吸收層，從而增強其整體性能。這一發(fā)現(xiàn)增加了人們對頂電池光電轉換內部機制的理解，使科學家能進一步開發(fā)出更高效的疊層太陽能電池。
團隊指出，表面鈍化是提升硅電池效率和穩(wěn)定性的關鍵，如今在疊層電池中同樣取得突破，這對光伏產(chǎn)業(yè)前景意義重大，有望加快新一代高效太陽能電池的商業(yè)化進程。
