創新雙層界面鈍化策略將鈣鈦礦/矽串聯太陽能電池的轉換效率提升至33.89%的紀錄新高
雙端鈣鈦礦/矽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（理大）研究團隊提出創新的雙層界面鈍化策略，成功將鈣鈦礦/矽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/矽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教授帶領的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股份有限公司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/矽串聯太陽能器件，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/矽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。
殷教授表示：「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矽基技術，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，殷駿教授榮獲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。
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/矽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教授帶領的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股份有限公司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/矽串聯太陽能器件，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/矽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。
殷教授表示：「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矽基技術，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，殷駿教授榮獲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。
