河北大学陈剑辉团队提出导电-钝化共存 实现硅太阳能电池效率最大突破

记者日前从河北大学获悉，该校物理学院光伏技术课题组青年教师陈剑辉博士等人经过努力探索，克服高温和真空重装备的技术障碍，不断开辟晶体硅表面钝化领域新的研究方向，给未来进一步降低硅太阳电池制造成本提供了科学基础和技术思路。

降低成本和提高转换效率是光伏产业永恒的主题。硅太阳电池产业化关键技术——高温或高真空掺杂和介电薄膜钝化，已将电池转换效率提升至接近理论极限，但高温和真空技术严重制约了其成本的进一步降低。据悉，陈剑辉等人早在2017年就已发现带有磺酸基团的聚合物薄膜具有高质量的钝化效果，为晶体硅表面钝化探索出一条低成本技术路线，同时也开辟了晶体硅表面钝化领域一个新的研究方向——新型聚合物钝化技术。

最近，陈剑辉等人又发现低维导电材料可以很好地结合有机钝化技术，实现导电和钝化的双重效果。他们通过相关技术，获得导电—钝化相图，发现了“导电—钝化共存相”，并提出“导电的钝化性接触”的概念，从科学上解决了“导电不钝化，钝化不导电”的矛盾，使得硅太阳电池技术仅用单层薄膜就可以同时实现两种物理效果，大大简化了制备工艺。

该工艺初步应用在多晶硅电池上，实现了18.8%的电池效率，与工业数据相当，但工艺上不再涉及高温和真空技术。相关成果已发表于《先进能源材料》。该校物理学院硕士研究生万露为第一作者，陈剑辉为通讯作者。

同时，他们与德国卡尔斯鲁厄理工学院合作，将有机钝化技术应用到碳纳米管硅异质结电池，提出了“具有钝化概念功能的载流子选择接触”的概念，实现了同类电池中最高效率和最大面积纪录的突破，进一步证实了“低维+有机钝化”是一种新的具有很大潜力的高效电池技术。相关成果已发表于《先进功能材料》，陈剑辉为该论文的第一作者和共同通讯作者。