新加坡團(tuán)隊(duì)攻克鈣鈦礦-硅疊層太陽(yáng)能電池量產(chǎn)化關(guān)鍵技術(shù)

新加坡國(guó)立大學(xué)的科學(xué)家們近期宣布，他們成功在工業(yè)級(jí)絨面硅片上，通過氣相沉積工藝制造出了兼具高效率與長(zhǎng)期熱穩(wěn)定性的鈣鈦礦-硅疊層太陽(yáng)能電池。這一突破解決了該技術(shù)走向商業(yè)化部署的核心障礙。

該研究由新加坡國(guó)立大學(xué)化學(xué)與生物分子工程系助理教授、新加坡太陽(yáng)能研究所（SERIS）鈣鈦礦基多結(jié)太陽(yáng)能電池課題組負(fù)責(zé)人侯毅博士領(lǐng)導(dǎo)。其團(tuán)隊(duì)開發(fā)的創(chuàng)新氣相沉積工藝，首次成功地將高質(zhì)量的鈣鈦礦層均勻地集成到了具有微米級(jí)絨面結(jié)構(gòu)的工業(yè)硅片上——這種硅片結(jié)構(gòu)與當(dāng)前商業(yè)太陽(yáng)能電池生產(chǎn)中所使用的完全相同。

此前，氣相沉積雖被視為與現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)兼容的生產(chǎn)路線，但在工業(yè)硅片陡峭的“金字塔”絨面結(jié)構(gòu)上始終難以制備出穩(wěn)定的鈣鈦礦層。新加坡團(tuán)隊(duì)通過設(shè)計(jì)一種特殊的表面結(jié)合分子，成功解決了這一難題。該分子能夠在氣相沉積過程中促進(jìn)鈣鈦礦前驅(qū)體化合物的均衡吸附，從而實(shí)現(xiàn)均勻的薄膜形成，并顯著提升了器件對(duì)高溫的耐受性。

研究團(tuán)隊(duì)宣稱，基于此技術(shù)制造的疊層電池實(shí)現(xiàn)了超過30%的功率轉(zhuǎn)換效率，并展現(xiàn)出優(yōu)異的長(zhǎng)期運(yùn)行穩(wěn)定性。在標(biāo)準(zhǔn)行業(yè)壓力測(cè)試（85攝氏度、一個(gè)太陽(yáng)光照強(qiáng)度下），電池的T90壽命（性能衰減至初始值90%所需的時(shí)間）超過了1400小時(shí)，整體穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)間超過2000小時(shí)。所展現(xiàn)的耐久性使其躋身于目前報(bào)道過的最穩(wěn)定的鈣鈦礦-硅疊層電池之列，證明了其適用于屋頂、大型電站及工業(yè)太陽(yáng)能應(yīng)用的潛力。

侯毅博士表示：“我們這項(xiàng)工作的關(guān)鍵創(chuàng)新點(diǎn)在于，首次成功演示了高質(zhì)量氣相沉積鈣鈦礦層與工業(yè)微米絨面硅片的保形集成。這使得器件同時(shí)具備了高效率和前所未有的熱穩(wěn)定與運(yùn)行穩(wěn)定性，將這項(xiàng)技術(shù)顯著地推向了實(shí)際應(yīng)用。”

研究人員指出，下一步工作將聚焦于將這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的工藝放大至大面積組件，并把氣相沉積方法整合到中試生產(chǎn)線上，這是實(shí)現(xiàn)商業(yè)化前必須跨越的一步。侯毅博士補(bǔ)充道：“同時(shí)，我們正在開發(fā)針對(duì)可制造性優(yōu)化的下一代鈣鈦礦材料組分和界面設(shè)計(jì)，旨在實(shí)現(xiàn)鈣鈦礦-硅疊層太陽(yáng)能電池的可靠、大規(guī)模生產(chǎn)?！?/span>

值得注意的是，今年6月，新加坡太陽(yáng)能研究所的研究人員曾報(bào)告了鈣鈦礦-有機(jī)疊層太陽(yáng)能電池取得了26.4%的認(rèn)證效率世界紀(jì)錄，并在更大測(cè)試器件上達(dá)到26.7%，創(chuàng)下了該技術(shù)至今的最高性能。此次在新一代疊層電池穩(wěn)定性上的突破，進(jìn)一步鞏固了該團(tuán)隊(duì)在該領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。