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鈣鈦礦—硅疊層太陽能電池鈍化難題攻克

來源：科技日?qǐng)?bào) 時(shí)間：2025-09-05 16:53

　　據(jù)最新一期《科學(xué)》雜志報(bào)道，一個(gè)國際光伏科研團(tuán)隊(duì)在鈣鈦礦—硅疊層太陽能電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程中取得重要進(jìn)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(shí)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(dòng)疊層電池從實(shí)驗(yàn)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(rèn)為是光伏領(lǐng)域的下一代重要技術(shù)。然而，實(shí)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(fù)雜。此前，科學(xué)界尚未在這種復(fù)雜結(jié)構(gòu)上實(shí)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(xué)、德國弗賴堡大學(xué)和弗勞恩霍夫太陽能系統(tǒng)研究所組成的團(tuán)隊(duì)，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(shí)現(xiàn)了優(yōu)異的鈍化效果。實(shí)驗(yàn)表明，經(jīng)過處理的疊層電池光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到33.1%，開路電壓達(dá)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(gè)鈣鈦礦層，從而提升了電導(dǎo)率和填充因子。這一改善源于鈍化帶來的深場效應(yīng)。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(huì)影響整個(gè)吸收層，從而增強(qiáng)其整體性能。這一發(fā)現(xiàn)增加了人們對(duì)頂電池光電轉(zhuǎn)換內(nèi)部機(jī)制的理解，使科學(xué)家能進(jìn)一步開發(fā)出更高效的疊層太陽能電池。

　　團(tuán)隊(duì)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(duì)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(jìn)程。（張佳欣）

　　責(zé)任編輯：江蓬新