研发人员攻克钙钛矿-硅叠层太阳能电池钝化难题

电子发烧友网综合报道
2025年9月，国际光伏科研团队在《科学》杂志发布的最新研究成果犹如一剂强心针，宣告钙钛矿-硅叠层太阳能电池的产业化进程取得重大突破——通过在工业主流硅底电池的复杂纹理化结构上实现高质量钝化处理，电池光电转换效率首度突破33.1%大关。
 
传统的硅太阳能电池在过去几十年中取得了巨大的成功，广泛应用于各个领域。然而，其光电转换效率逐渐逼近理论极限，进一步提升面临着诸多挑战。
 
据相关研究，硅太阳能电池的理论极限效率为29.4%，而目前市场上的主流产品效率大多在20%-25%之间。相比之下，钙钛矿-硅叠层太阳能电池展现出了更高的潜力。
 
其通过将钙钛矿电池与硅电池叠层组合，实现了优势互补，理论效率极限可达43%左右，为突破硅单结电池效率瓶颈提供了可行的解决方案。
 
近期，国际光伏科研团队在钙钛矿-硅叠层太阳能电池产业化进程中取得了重要突破。他们首次在工业主流的硅底电池纹理化结构上，实现了钙钛矿顶电池的高质量钝化处理，并将电池光电转换效率提升至33.1%。
 
这一成果发表在最新一期的《科学》杂志上，引起了业界的广泛关注。硅电池底层通常采用大尺寸金字塔状纹理，以增加表面积并提升光吸收效率，但这种结构使得钙钛矿薄膜的沉积和表面钝化变得极为复杂。
 
此前，科学界尚未在这种复杂结构上实现高质量的钝化处理。而此次研究团队通过在不平整的钙钛矿表面沉积1,3-二氨基丙烷二氢碘化物，成功实现了优异的钝化效果，不仅改善了顶电池表面，还影响了整个钙钛矿层，提升了电导率和填充因子。这一发现增加了人们对顶电池光电转换内部机制的理解，为进一步开发更高效的叠层太阳能电池奠定了基础。
 
在企业层面，众多光伏企业也纷纷加大对钙钛矿-硅叠层太阳能电池的研发投入。晶科能源以N型TOPCon为底电池与钙钛矿实现高效叠层电池，转化效率达到32.33%；通威于2022年建成钙钛矿叠层电池实验室，钙钛矿-硅叠层电池效率达到31.13%。
 
此外，天合光能也在钙钛矿晶体硅叠层技术领域取得了显著进展，其自主研发的210mm大面积钙钛矿/晶体硅两端叠层太阳电池，经第三方独立认证，最高电池效率达到31.1%，创造了大面积叠层太阳电池效率新的世界纪录。
 
据国际可再生能源机构测算，叠层电池的规模化应用可使光伏度电成本降至0.05美元以下，较当前水平下降40%。在建筑光伏一体化领域，柔性叠层组件的透光率可调节特性，将推动光伏从屋顶电站向幕墙、车顶等场景全面渗透。
 
更具想象空间的是，钙钛矿材料的带隙可调特性与硅基底电池的稳定性相结合，为开发双结、三结甚至四结叠层电池提供了无限可能。