理大突破太陽能電池瓶頸 提升能量轉換率至33.89%新高-紫荊網

理大突破太陽能電池瓶頸 提升能量轉換率至33.89%新高

日期:2025-05-22 來源:紫荆 瀏覽量: 字號:
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殷駿帶領的研究團隊結提出創新的雙層界面鈍化策略,成功研製出高效鈣鈦礦/矽串聯太陽能電池,開拓了鈣鈦礦技術在光伏領域的應用前景。(理大圖片)

雙端鈣鈦礦/硅串聯太陽能電池的能量轉換效率遠超單結太陽能電池,為光伏領域帶來革命性突破。然而,未能有效優化器件界面,最大化電荷提取效率並降低能量損耗,令其廣泛應用潛力仍然受到限制。香港理工大學研究團隊提出創新的雙層界面鈍化策略,成功將鈣鈦礦/硅串聯太陽能電池的轉換效率提升至33.89%的紀錄新高,推動太陽能技術發展邁向新的里程碑。

長久以來,鈣鈦礦與電子傳輸層界面處所發生的載流子複合問題,都令鈣鈦礦/硅串聯太陽能電池的效率提升受到嚴重限制。理大應用物理學系助理教授殷駿帶領研究團隊,結合先進材料設計和器件優化策略,研製出高效鈣鈦礦/矽串聯太陽能電池,為界面工程帶來重大突破。此項研究與隆基綠能科技及蘇州大學合作完成,成果已發表於國際期刊《自然》。

團隊創新性地結合納米級超薄氟化鋰層(LiF)和乙二胺碘(EDAI)分子沉積,同時實現場鈍化和化學鈍化,達至雙層交織鈍化,有助維持高效的電子提取,並抑制非輻射複合現象。團隊再將應用了此策略的鈣鈦礦材料,與具有前表面紋理平緩、後表面高度紋理化的獨特設計的雙紋理矽異質結電池組合,成功構建高效能鈣鈦礦/硅串聯太陽能器件,能在增強光電流捕獲能力的同時,維持電池後側的鈍化效果,實現光吸收及電荷傳輸的協同優化。

運用此雙層界面鈍化策略製成的鈣鈦礦/硅串聯太陽能電池通過獨立機構認證,展現出高達33.89%的能量轉換效率,首次突破Shockley-Queisser極限提出單結太陽能電池的最大能量轉換率(即33.7%)。此外,電池亦表現出其他卓越的光伏性能,包括填充因子高達83%、開路電壓接近1.97 V,長期穩定性也有顯著提升。

這項突破性研究克服了太陽能電池的能量轉換效率瓶頸,不僅進一步開拓了鈣鈦礦技術在光伏領域的應用前景,更為可再生能源的發展提供全新思路,有望加速高效太陽能技術的商業化進程,為實現綠色低碳未來提供強大支撐。殷駿表示:“我們的目標是突破太陽能電池的傳統效率局限,並整合鈣鈦礦等先進材料和成熟的硅基技術,充分發揮兩者的協同優勢,從根本上提升太陽能電池的光電性能。這項跨學科研究項目不僅展現了光伏技術的無限潛力,也為可再生能源及新質生產力的持續發展打下堅實堅礎。”

憑藉在材料科學領域的傑出貢獻,殷駿榮獲2024年國家自然科學基金“優秀青年科學基金項目”資助。他的研究團隊未來將繼續探索先進鈣鈦礦材料的光電特性,以及其在新一代光伏器件中的應用潛力。

來源:紫荆

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編輯:劉雨桐 校對:李博揚 監製:張晶晶
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