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5月22日，記者從中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所獲悉，該所高效太陽(yáng)能電池與寬禁帶半導(dǎo)體團(tuán)隊(duì)在鈣鈦礦/硅疊層太陽(yáng)能電池金字塔尖端鈍化方面取得新進(jìn)展，創(chuàng)新性地提出了金字塔尖端選擇性鈍化策略，在約1平方公分的鈣鈦礦/硅疊層太陽(yáng)能電池上實(shí)現(xiàn)了33.33%的轉(zhuǎn)換效率，第三方認(rèn)證效率高達(dá)32.89%。相關(guān)成果日前在線發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《物質(zhì)》。

鈣鈦礦/硅疊層太陽(yáng)能電池因具備突破單結(jié)硅電池理論效率極限的潛力，已成為下一代光伏技術(shù)的重要發(fā)展方向，其全球最高效率已達(dá)35.0%。然而，在實(shí)際制備過(guò)程中，在工業(yè)級(jí)金字塔絨面硅襯底上制備鈣鈦礦層時(shí)，金字塔尖端處的鈣鈦礦薄膜往往過(guò)薄甚至出現(xiàn)針孔，導(dǎo)致局部的電學(xué)分流，顯著降低了器件性能和穩(wěn)定性。

針對(duì)上述挑戰(zhàn)，中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所高效太陽(yáng)能電池與寬禁帶半導(dǎo)體團(tuán)隊(duì)在葉繼春研究員的帶領(lǐng)下，創(chuàng)新性地提出了金字塔尖端選擇性鈍化策略。該策略利用聚苯乙烯納米球作為模板，在金字塔絨面硅襯底的尖端區(qū)域精準(zhǔn)沉積氧化鋁絕緣層，有效阻斷了電學(xué)分流路徑。研究發(fā)現(xiàn)，氧化鋁與自組裝單分子層之間存在較弱的相互作用，使得鈣鈦礦能夠直接與峰頂處的氧化鋁接觸，這不僅提供了更多的形核位點(diǎn)，還顯著改善了鈣鈦礦薄膜的覆蓋質(zhì)量?；谠摷夹g(shù)，團(tuán)隊(duì)在約1平方公分的鈣鈦礦/硅疊層太陽(yáng)能電池上實(shí)現(xiàn)了33.33%的轉(zhuǎn)換效率，第三方認(rèn)證效率高達(dá)32.89%。同時(shí)，器件表現(xiàn)出優(yōu)異的穩(wěn)定性，在最大功率點(diǎn)連續(xù)工作1000小時(shí)后仍保持初始效率的90%。

在技術(shù)實(shí)現(xiàn)層面，研究團(tuán)隊(duì)采用直徑100納米的聚苯乙烯納米球作為模板，通過(guò)旋涂使其自組裝分布在金字塔的谷底和斜面區(qū)域，從而暴露峰頂。團(tuán)隊(duì)利用電子束熱蒸發(fā)技術(shù)沉積30納米厚的氧化鋁薄膜，再通過(guò)lift-off工藝去除聚苯乙烯模板，最終實(shí)現(xiàn)僅在金字塔尖端區(qū)域形成圖案化的氧化鋁鈍化層。該方法工藝簡(jiǎn)單，與現(xiàn)有工業(yè)產(chǎn)線兼容性好，無(wú)需改變硅片絨面制備工藝，具有良好的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用前景。

（中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所供圖）