中國科學家開發新型鈣鈦礦-矽雙層太陽能電池 效率超過 33%

中國科學家近期開發了一種新的鈍化方法，設計出一款具有超過 33% 能量轉換效率的鈣鈦礦-矽串聯太陽能電池。這項研究由中國科學院寧波材料技術與工程研究所（NIMTE）的科學家進行，並聯合了蘇州大學、泰州大學及智能設備供應商 S.C Exact Equipment Co. 的專家。研究團隊提出了一種新的鈍化策略，認為這一策略可以使串聯太陽能電池更接近於大規模應用，同時提高了鈣鈦礦-矽串聯太陽能電池的效率和長期穩定性。

寧波材料技術與工程研究所的博士生葉繼春教授及該研究的通訊作者強調了這項成就的重要性。他表示：「這一策略簡單且與現有的工業生產線兼容，使鈣鈦礦/矽串聯太陽能電池更接近於商業應用。」鈣鈦礦-矽串聯太陽能電池結合了鈣鈦礦上層和傳統矽下層，是光伏技術未來最具潛力的技術之一。由於其設計中使用了廉價材料，這種電池的效率高且成本相對較低。

鈣鈦礦-矽串聯太陽能電池的效率和穩定性顯著提升

該技術具有強大的光吸收能力和長載流子擴散長度，在光伏領域的輕量化和高效率應用中具有巨大潛力，近年來備受關注。這類設備的世界記錄效率約為 35%。然而，生產這些電池的難度不小。工業矽基板的微小金字塔狀紋理旨在更有效地捕獲光線，儘管這對電池性能至關重要，但也導致了局部電流泄漏，從而限制了電池的商業前景。

為瞭解決這一問題並抑制電流泄漏，研究團隊開發了一種創新的峯值選擇性鈍化策略。該策略使用聚苯乙烯納米球作為模板，精確地將一層薄薄的氧化鋁絕緣層沉積在金字塔峯頂，從而阻止了泄漏通道的形成。這一新策略取得了令人印象深刻的成果，研究團隊通過該方法製造的鈣鈦礦-矽串聯太陽能電池的能量轉換效率達到 33.33%。在約一平方釐米的有效區域內，其認證效率為 32.89%。

同時，這款串聯太陽能電池顯示出強大的耐久性，據報導在持續運行 1,000 小時後仍能保持約 90% 的原始效率。科學家指出，這一方法對於未來的工業應用具有重要優勢，因為其相對簡單且與現有的製造線兼容。根據科學家的説法，這一方法標誌著串聯太陽能電池設計的寶貴進展。研究團隊在新聞稿中總結指出：「這一策略通過選擇性鈍化金字塔紋理矽下層電池的峯值，提高了鈣鈦礦/矽串聯太陽能電池的效率和運行穩定性。」

該研究已於 5 月 21 日發表在《Matter》期刊上。