研发人员攻克钙钛矿-硅叠层太阳能电池钝化难题

电子发烧友网 2025-09-20 00:00
电子发烧友网综合报道,2025年9月,国际光伏科研团队在《科学》杂志发布的最新研究成果犹如一剂强心针,宣告钙钛矿-硅叠层太阳能电池的产业化进程取得重大突破——通过在工业主流硅底电池的复杂纹理化结构上实现高质量钝化处理,电池光电转换效率首度突破33.1%大关。

传统的硅太阳能电池在过去几十年中取得了巨大的成功,广泛应用于各个领域。然而,其光电转换效率逐渐逼近理论极限,进一步提升面临着诸多挑战。

据相关研究,硅太阳能电池的理论极限效率为29.4%,而目前市场上的主流产品效率大多在20%-25%之间。相比之下,钙钛矿-硅叠层太阳能电池展现出了更高的潜力。

其通过将钙钛矿电池与硅电池叠层组合,实现了优势互补,理论效率极限可达43%左右,为突破硅单结电池效率瓶颈提供了可行的解决方案。

近期,国际光伏科研团队在钙钛矿-硅叠层太阳能电池产业化进程中取得了重要突破。他们首次在工业主流的硅底电池纹理化结构上,实现了钙钛矿顶电池的高质量钝化处理,并将电池光电转换效率提升至33.1%。

这一成果发表在最新一期的《科学》杂志上,引起了业界的广泛关注。硅电池底层通常采用大尺寸金字塔状纹理,以增加表面积并提升光吸收效率,但这种结构使得钙钛矿薄膜的沉积和表面钝化变得极为复杂。

此前,科学界尚未在这种复杂结构上实现高质量的钝化处理。而此次研究团队通过在不平整的钙钛矿表面沉积1,3-二氨基丙烷二氢碘化物,成功实现了优异的钝化效果,不仅改善了顶电池表面,还影响了整个钙钛矿层,提升了电导率和填充因子。这一发现增加了人们对顶电池光电转换内部机制的理解,为进一步开发更高效的叠层太阳能电池奠定了基础。

在企业层面,众多光伏企业也纷纷加大对钙钛矿-硅叠层太阳能电池的研发投入。晶科能源以N型TOPCon为底电池与钙钛矿实现高效叠层电池,转化效率达到32.33%;通威于2022年建成钙钛矿叠层电池实验室,钙钛矿-硅叠层电池效率达到31.13%。

此外,天合光能也在钙钛矿晶体硅叠层技术领域取得了显著进展,其自主研发的210mm大面积钙钛矿/晶体硅两端叠层太阳电池,经第三方独立认证,最高电池效率达到31.1%,创造了大面积叠层太阳电池效率新的世界纪录。

据国际可再生能源机构测算,叠层电池的规模化应用可使光伏度电成本降至0.05美元以下,较当前水平下降40%。在建筑光伏一体化领域,柔性叠层组件的透光率可调节特性,将推动光伏从屋顶电站向幕墙、车顶等场景全面渗透。

更具想象空间的是,钙钛矿材料的带隙可调特性与硅基底电池的稳定性相结合,为开发双结、三结甚至四结叠层电池提供了无限可能

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