隨著全球對可再生能源需求的增加，太陽能的發展速度超過了其他任何能源來源。然而，作為太陽能行業的主要材料，矽的轉換效率接近其物理極限，當前最先進的矽太陽能電池只能將不到 30% 的陽光轉換為電能。為了突破這一瓶頸，科學家們正在探索鈣鈦礦矽串聯電池技術，這種技術結合了鈣鈦礦的上層和矽的下層，旨在捕捉更廣泛的陽光並提供更高的性能。
最近，一個國際研究團隊在這項技術上取得了突破，這可能使其更接近大規模生產。他們展示了在已經用於大規模生產的紋理矽上進行鈣鈦礦上層電池的表面鈍化是可行的。這一結果標誌著朝著高效太陽能電池的邊緣邁進，這些電池可以在工業規模上進行製造。串聯電池依賴鈣鈦礦來增強光吸收能力，而矽仍然至關重要，因為其生產方法成熟且廣泛應用。使用紋理矽作為下層電池將使串聯電池能夠融入現有的生產線中。
紋理化的金字塔形狀增加了矽的表面積，能捕捉到更多的陽光。然而，這種不平整的表面使得鈣鈦礦層的均勻施加變得困難。迄今為止，只有在平面太陽能電池上有效的鈍化技術才得以實現。在這方面，Fraunhofer ISE 的首席作者及科學家 Dr. Oussama Er-Raji 表示：“到目前為止，針對紋理化鈣鈦礦矽串聯太陽能電池的有效鈍化尚未充分發揮，之前的成功主要局限於平面架構。但我們現在已經成功地在不平坦的鈣鈦礦表面上施加了優良的鈍化技術，使用了 1,3-二氨丙烷二碘化物。”這一方法實現了 33.1% 的轉換效率和 2.01 伏特的開路電壓。
研究人員還揭示了鈍化在不同材料中的行為差異。在矽中，這種處理僅作用於表面，而在鈣鈦礦中，則影響整個吸收層。這種深層場效應提升了導電性和填充因子，進一步提高了整體性能。來自阿卜杜拉國王科技大學（KAUST）的 Prof. Stefaan De Wolf 表示：“這一認識為未來在此領域的所有研究提供了堅實的基礎，增強了我們對於在轉換光能為電能過程中，上層電池中發生的過程的理解，使科學家能夠利用這些知識來開發更好的串聯太陽能電池。”
這一突破凸顯了為何鈍化在太陽能進步中仍然至關重要。來自弗賴堡大學和 Fraunhofer ISE 的 Prof. Stefan Glunz 指出：“太陽能電池的表面鈍化不僅僅是一個可有可無的特徵，它對於電池的效率和穩定性至關重要。”該研究建立在 Fraunhofer 燈塔項目 MaNiTU 以及由德國聯邦經濟事務和能源部資助的 PrEsto 和 Perle 項目之上。通過克服限制可擴展性的障礙，該團隊使鈣鈦礦矽串聯太陽能電池更接近商業化的現實。該研究發表在《Science》期刊上。
