鈣鈦礦/硅疊層太陽能電池具備突破單結硅電池理論效率極限的潛力。而實際制備過程中，在工業(yè)級金字塔絨面硅襯底上制備鈣鈦礦層時，金字塔尖端處的鈣鈦礦薄膜往往過薄甚至出現針孔，導致局部電學分流，降低了器件性能和穩(wěn)定性。
近日，中國科學院寧波材料技術與工程研究所提出鈣鈦礦/硅疊層太陽能電池金字塔尖端選擇性鈍化策略。該策略以聚苯乙烯納米球為模板，在金字塔絨面硅襯底的尖端區(qū)域精準沉積氧化鋁絕緣層，阻斷了電學分流路徑。
研究發(fā)現，氧化鋁與自組裝單分子層間存在較弱的相互作用，使鈣鈦礦能夠直接與峰頂處的氧化鋁接觸，這提供了更多的形核位點，還提高了鈣鈦礦薄膜的覆蓋質量�；谠摷夹g，團隊在約1cm2的鈣鈦礦/硅疊層太陽能電池上實現了33.33%的轉換效率（第三方認證效率達32.89%）。同時，器件表現出優(yōu)異的穩(wěn)定性，在最大功率點連續(xù)工作1000小時后仍保持初始效率的90%。
在技術實現層面，研究團隊采用直徑100nm的聚苯乙烯納米球作為模板，通過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。團隊進一步利用電子束熱蒸發(fā)技術沉積30 nm厚的氧化鋁薄膜，再通過lift-off工藝去除聚苯乙烯模板，最終實現僅在金字塔尖端區(qū)域形成圖案化的氧化鋁鈍化層。該方法工藝簡單，與現有工業(yè)產線兼容性好，無須改變硅片絨面制備工藝，具有良好的產業(yè)化應用前景。
相關研究成果在線發(fā)表Matter上。研究工作得到國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金、中國博士后科學基金等的支持。
基于金字塔尖端鈍化的鈣鈦礦/晶硅疊層太陽能電池結構示意圖和性能表現
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