研究人員製作的鈣鈦礦-矽疊層太陽能電池。
圖片來源：美國科學促進會優睿科網站
科技日報訊（記者張佳欣）據最新一期《科學》雜誌報導，一個國際光伏科研團隊在鈣鈦礦-矽疊層太陽能電池產業化進程中取得重要進展。他們首次在工業主流的矽底電池紋理化結構上，實現了鈣鈦礦頂電池的高品質鈍化處理，並將電池光電轉換效率提升至33.1%。這一成果有望推動疊層電池從實驗室走向大規模生產。
由於矽太陽能電池的光電轉換效率逐漸逼近其理論極限（29.4%），鈣鈦礦-矽疊層太陽能電池被認為是光伏領域的下一代重要科技。然而，實現鈣鈦礦-矽疊層太陽能電池產業化就要在沿用現有矽電池工藝的基礎上攻克新的技術難題。矽電池底層通常採用大尺寸金字塔狀紋理，以新增表面積並提升效率，但這一結構也讓鈣鈦礦薄膜的沉積和表面鈍化極為複雜。此前，科學界尚未在這種複雜結構上實現高品質的鈍化處理。
此次，沙特阿卜杜拉國王科技大學、德國弗賴堡大學和弗勞恩霍夫太陽能系統研究所組成的團隊，在不平整的鈣鈦礦表面沉積1,3-二氨基丙烷二氫碘化物，實現了優异的鈍化效果。實驗表明，經過處理的疊層電池光電轉換效率達到33.1%，開路電壓達2.01伏。
研究發現，鈍化不僅改善了頂電池表面，還影響了整個鈣鈦礦層，從而提升了電導率和填充因數。這一改善源於鈍化帶來的深場效應。在矽太陽能電池中，鈍化作用僅發生在靠近表面的區域，而在鈣鈦礦太陽能電池中，表面處理會影響整個吸收層，從而增强其整體效能。這一發現新增了人們對頂電池光電轉換內部機制的理解，使科學家能進一步開發出更高效的疊層太陽能電池。
團隊指出，表面鈍化是提升矽電池效率和穩定性的關鍵，如今在疊層電池中同樣取得突破，這對光伏產業前景意義重大，有望加快新一代高效太陽能電池的商業化行程。