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(jié)構(gòu)上,實現(xiàn)了鈣鈦礦頂電池的高質(zhì)量鈍化處理,并將電池光電轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(lǐng)域的下一代重要技術(shù)。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(chǔ)上攻克新的技術(shù)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)上實現(xiàn)高質(zhì)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(zhuǎn)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(zhuǎn)換內(nèi)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(guān)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。