研究人员证实钝化技术可在纹理硅上生效,推动钙钛矿/硅叠层电池迈向产业化
太阳能正以超越任何能源的速度增长,但行业主力军 —— 硅材料已逼近其物理效率极限。最先进的硅太阳能板仅能将不足30%的阳光转化为电能。
为突破这一瓶颈,科学家正探索钙钛矿/硅叠层电池技术。该技术通过结合钙钛矿顶层与硅底层,可捕获更广谱段的太阳光,有望实现更高性能。
一个国际研究团队近日取得重大突破,推动该技术向大规模生产迈进。他们成功证明:在已实现量产的纹理硅表面,钙钛矿顶电池的表面钝化处理具有可行性。这项成果标志着高效太阳能板产业化进程迈出关键一步。
叠层电池依赖钙钛矿增强光吸收能力,而成熟且广泛应用的硅材料仍是不可或缺的基底。使用纹理硅底电池可使叠层电池兼容现有生产线。
金字塔状纹理结构能增加硅表面面积以捕获更多阳光,但这种不平整表面也导致钙钛矿层难以均匀覆盖。此前,能减少能量损耗缺陷的有效钝化技术仅能在平整电池表面实现。
展开剩余53%"迄今为止,纹理表面的钙钛矿/硅叠层电池始终未能实现完全有效的钝化,先前成果大多局限于平面结构。"论文第一作者、弗劳恩霍夫太阳能系统研究所的乌萨马·埃尔-拉吉博士表示,"通过在不平整钙钛矿表面沉积1,3-二氨基丙烷二氢碘化物,我们现已实现卓越的钝化效果。"
该技术使电池转换效率达33.1%,开路电压达2.01伏特。
钝化机制存在材料差异性
研究人员还揭示了钝化在不同材料中的作用差异:在硅材料中仅作用于表面,而在钙钛矿中会影响整个吸收层。这种深度场效应增强了导电性,改善了填充因子,最终提升整体性能。
"这一发现为该领域后续研究奠定了坚实基础,"阿卜杜拉国王科技大学的斯蒂芬·德·沃尔夫教授指出,"它深化了我们对顶电池光电转换过程的理解,有助于科学家开发更先进的叠层电池。"
产业化应用前景
这项突破凸显了钝化技术在太阳能发展中的核心地位。"表面钝化并非锦上添花,而是提升电池效率与稳定性的关键推动力,"弗莱堡大学兼弗劳恩霍夫研究所的斯特凡·格伦茨教授强调。
该研究基于弗劳恩霍夫标杆项目MaNiTU及联邦经济与能源部资助的PrEsto、Perle项目完成。通过突破限制规模化应用的壁垒,研究团队将钙钛矿/硅叠层电池推向更接近商业化的阶段。
研究成果已发表于《科学》期刊。
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