理大突破太阳能电池瓶颈 提升能量转换率至33.89%新高-紫荆网

理大突破太阳能电池瓶颈 提升能量转换率至33.89%新高

日期:2025-05-22 来源:紫荆 浏览量: 字号:
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殷骏带领的研究团队结提出创新的双层界面钝化策略,成功研制出高效钙钛矿/矽串联太阳能电池,开拓了钙钛矿技术在光伏领域的应用前景。(理大图片)

双端钙钛矿/硅串联太阳能电池的能量转换效率远超单结太阳能电池,为光伏领域带来革命性突破。然而,未能有效优化器件界面,最大化电荷提取效率并降低能量损耗,令其广泛应用潜力仍然受到限制。香港理工大学研究团队提出创新的双层界面钝化策略,成功将钙钛矿/硅串联太阳能电池的转换效率提升至33.89%的纪录新高,推动太阳能技术发展迈向新的里程碑。

长久以来,钙钛矿与电子传输层界面处所发生的载流子复合问题,都令钙钛矿/硅串联太阳能电池的效率提升受到严重限制。理大应用物理学系助理教授殷骏带领研究团队,结合先进材料设计和器件优化策略,研制出高效钙钛矿/矽串联太阳能电池,为界面工程带来重大突破。此项研究与隆基绿能科技及苏州大学合作完成,成果已发表于国际期刊《自然》。

团队创新性地结合纳米级超薄氟化锂层(LiF)和乙二胺碘(EDAI)分子沉积,同时实现场钝化和化学钝化,达至双层交织钝化,有助维持高效的电子提取,并抑制非辐射复合现象。团队再将应用了此策略的钙钛矿材料,与具有前表面纹理平缓、后表面高度纹理化的独特设计的双纹理矽异质结电池组合,成功构建高效能钙钛矿/硅串联太阳能器件,能在增强光电流捕获能力的同时,维持电池后侧的钝化效果,实现光吸收及电荷传输的协同优化。

运用此双层界面钝化策略制成的钙钛矿/硅串联太阳能电池通过独立机构认证,展现出高达33.89%的能量转换效率,首次突破Shockley-Queisser极限提出单结太阳能电池的最大能量转换率(即33.7%)。此外,电池亦表现出其他卓越的光伏性能,包括填充因子高达83%、开路电压接近1.97 V,长期稳定性也有显著提升。

这项突破性研究克服了太阳能电池的能量转换效率瓶颈,不仅进一步开拓了钙钛矿技术在光伏领域的应用前景,更为可再生能源的发展提供全新思路,有望加速高效太阳能技术的商业化进程,为实现绿色低碳未来提供强大支撑。殷骏表示:“我们的目标是突破太阳能电池的传统效率局限,并整合钙钛矿等先进材料和成熟的硅基技术,充分发挥两者的协同优势,从根本上提升太阳能电池的光电性能。这项跨学科研究项目不仅展现了光伏技术的无限潜力,也为可再生能源及新质生产力的持续发展打下坚实坚础。”

凭借在材料科学领域的杰出贡献,殷骏荣获2024年国家自然科学基金“优秀青年科学基金项目”资助。他的研究团队未来将继续探索先进钙钛矿材料的光电特性,以及其在新一代光伏器件中的应用潜力。

来源:紫荆

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编辑:刘雨桐 校对:李博扬 监制:张晶晶
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