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近年來，晶硅-鈣鈦礦疊層太陽能電池發(fā)展迅猛，但電池存在顯著的界面非輻射復(fù)合問題。針對空穴傳輸層造成的界面復(fù)合問題，隆基綠能團(tuán)隊聯(lián)合蘇州大學(xué)開展研究，在新型有機(jī)自組裝分子材料（SAM）設(shè)計及晶硅-鈣鈦礦疊層器件取得了突破性進(jìn)展。相關(guān)研究成果于7月7日在線發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊《自然》。

據(jù)悉，在光伏領(lǐng)域，界面非輻射復(fù)合會影響器件的效率，抑制非輻射復(fù)合被證實可以提升器件效率。

隆基綠能研發(fā)團(tuán)隊負(fù)責(zé)人說，研究人員提出了一種具有非對稱結(jié)構(gòu)的自組裝分子（HTL201），作為寬帶隙鈣鈦礦子電池的空穴選擇層。HTL201與鈣鈦礦之間的強(qiáng)相互作用促進(jìn)了高品質(zhì)鈣鈦礦薄膜沉積，顯著降低表面界面非輻射復(fù)合水平。在上述研究基礎(chǔ)上，團(tuán)隊研發(fā)的晶硅-鈣鈦礦串聯(lián)疊層電池，其開路電壓（即電池在無電流通過時，正負(fù)極之間的電位差）接近2.0伏、認(rèn)證效率高達(dá)34.6%。這項研究也為新型材料開發(fā)，以及進(jìn)一步提升晶硅-鈣鈦礦疊層效率提供了重要的技術(shù)方案。

此前，隆基綠能研發(fā)團(tuán)隊在晶硅-鈣鈦礦疊層太陽能電池上取得了多項成果。2024年9月，該團(tuán)隊在《自然》發(fā)表的論文顯示，已將晶硅-鈣鈦礦疊層電池效率提升到33.9%，首次從實驗上證明雙結(jié)疊層太陽能電池效率超過單結(jié)S-Q理論效率極限，具有里程碑意義。

據(jù)悉，對于單結(jié)光伏器件，無論采用什么材料，能量轉(zhuǎn)換效率最高都不能超過33.7%，即半導(dǎo)體中最常用也是最經(jīng)典的效率極限——肖克利-奎伊瑟極限（簡稱S-Q極限）。

隆基綠能還聯(lián)合中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所等研究團(tuán)隊，成功開發(fā)了一種新型有機(jī)自組裝分子。該分子展現(xiàn)出優(yōu)異的載流子傳輸能力，在實際工況下的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性以及卓越的組裝均勻性，使得基于該材料的鈣鈦礦太陽能電池在效率、穩(wěn)定性方面均取得顯著進(jìn)展。相關(guān)研究成果于今年6月26日發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》上。

隆基綠能研發(fā)團(tuán)隊負(fù)責(zé)人表示，團(tuán)隊通過發(fā)表三篇學(xué)術(shù)論文，向全行業(yè)公開了團(tuán)隊創(chuàng)造的33.9%、34.2%和34.6%三次世界紀(jì)錄效率，分別收錄于馬丁格林世界紀(jì)錄效率表第63版、第64版和第65版。據(jù)悉，隆基綠能聯(lián)合蘇州大學(xué)、長春應(yīng)化所等學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)針對重大關(guān)鍵問題開展校企合作協(xié)同創(chuàng)新攻關(guān)，為構(gòu)建我國疊層太陽能電池的“產(chǎn)學(xué)研用”良性生態(tài)貢獻(xiàn)了力量。

（受訪者供圖）