中國科學家開發新技術提升鈣鈦礦/矽串聯太陽能電池效率達 33%

中國科學家團隊開發出一種針對性鈍化技術，顯著提升了鈣鈦礦/矽串聯太陽能電池的性能。這項新技術有助於解決鈣鈦礦/矽串聯太陽能板商業化的主要障礙。該技術屬於下一代光伏技術，將鈣鈦礦太陽能電池堆疊在傳統矽太陽能電池之上，以捕捉更多的陽光光譜，實現比單一矽電池更高的效率。

針對這項新技術，研究人員專注於減少由於鈣鈦礦層在工業矽基材上不均勻沉積所造成的電流洩漏。鈣鈦礦/矽串聯電池的結構是將高效捕捉高能光子的鈣鈦礦上層電池，放置於針對低能光優化的矽下層電池之上。根據理論，這種配置可以超越單接面矽電池的效率限制，最終可能導致開發出更輕、更強大的太陽能電池，使這項技術更具可及性和普及性。

中國科學家成功提升鈣鈦礦/矽串聯太陽能電池性能

用於太陽能電池的工業矽晶圓通常具有金字塔紋理表面，以減少反射並改善光吸收。雖然這對傳統矽電池有效，但這些紋理 complicate 了均勻的鈣鈦礦塗層，造成局部洩漏電流的缺陷點。這一問題降低了整體效率和穩定性。來自中國科學院寧波材料技術與工程研究所的研究人員，與蘇州大學及江蘇省台州大學的同事合作，設計了一種峯選擇性鈍化策略以解決這一問題。他們使用聚苯乙烯納米球作為模板，專門在矽金字塔的峯部應用薄的鋁氧化物絕緣層。

這種方法阻止了洩漏通道，而不影響有效電荷傳輸所需的表面大部分。為了測試他們的技術，團隊使用了一個約一平方釐米的主動區域裝置，實現了約 33%的功率轉換效率。在測試過程中，該電池在連續運行 1,000 小時後保持了約 90%的初始效率，顯示出強大的操作穩定性。根據國有媒體報導，該研究的通訊作者葉季春表示：“這一策略簡單且與現有的工業生產線兼容，讓鈣鈦礦/矽串聯太陽能電池更接近商業應用。

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全球太陽能行業正在尋求超越量產矽模組約 22-24%效率範圍的方法，而串聯結構被認為是最具前景的路徑之一。然而，由於在紋理基材上的界面和沉積問題，擴大這些技術的應用仍然具有挑戰性。通過將鈍化聚焦於缺陷最嚴重的地方，這種新方法避免了在更廣泛的表面處理中常見的性能權衡。其與既有製造流程的兼容性可能加速採用，進而降低公共事業、屋頂及專業應用中高性能太陽能裝置的成本。

雖然實驗室結果令人鼓舞，但仍需進一步研究以驗證在更大規模及不同環境條件下的性能。