寧波材料所等改善非摻雜異質(zhì)結(jié)型晶硅太陽(yáng)電池界面性能
隨著低碳能源成為世界發(fā)展的大趨勢(shì),為減緩溫室效應(yīng),未來(lái)15年預(yù)計(jì)將需要多達(dá)10TW的太陽(yáng)能電力,為當(dāng)前光伏裝機(jī)量的約50倍。為了探索經(jīng)濟(jì)和環(huán)境可持續(xù)的方式滿足上述巨量需求,光伏科學(xué)界與工業(yè)界近年來(lái)致力于低成本器件制造工藝、高轉(zhuǎn)換效率太陽(yáng)電池技術(shù)的研發(fā)。硅基雜化異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)電池主要由單晶硅吸收層和載流子選擇性功能層(如氧化鉬、PEDOT:PSS、碳納米管薄膜、石墨烯等)組成,通過(guò)異質(zhì)界面能帶設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)光生載流子的分離。不同于傳統(tǒng)高溫?cái)U(kuò)散pn結(jié)型晶硅太陽(yáng)電池,雜化異質(zhì)結(jié)電池不但可以有效降低摻雜引起的相關(guān)光/電損失,從而獲得高開路電壓以及高轉(zhuǎn)換效率,也可以實(shí)現(xiàn)無(wú)摻雜、非真空以及低溫可溶液加工,具有大幅降低制造成本的潛力,被認(rèn)為是具有較大研究?jī)r(jià)值的下一代光伏技術(shù)之一。 在雜化異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)電池研究發(fā)展中,效率和穩(wěn)定性一直是其向商業(yè)化應(yīng)用發(fā)展的限制因素。異質(zhì)界面的物化接觸性能在較大程度上影響著器件的光電轉(zhuǎn)換效率。光照、高溫、濕度等因素是影響該類電池穩(wěn)定性的主要挑戰(zhàn)。 中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所所屬新能源研究所研究員高平奇、葉繼春與斯坦福大學(xué)教授崔屹合作針對(duì)上述問(wèn)題展開研究,近期獲得新進(jìn)展。首先,針對(duì)這一類太陽(yáng)電池界面鈍化較差的問(wèn)題,研究人員通過(guò)對(duì)硅片進(jìn)行有機(jī)堿化學(xué)處理改善Si/PEDOT:PSS異質(zhì)結(jié)界面化學(xué)鈍化性能;其次,在PEDOT:PSS上面覆蓋一層高功函的無(wú)機(jī)物(CuI)拉低PEDOT:PSS薄膜的HOMO能級(jí),通過(guò)功函數(shù)調(diào)控提升電場(chǎng)鈍化性能。兩者共同作用使得這一非摻雜異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)電池的開路電壓提升至660 mV,可與傳統(tǒng)pn結(jié)晶硅太陽(yáng)電池相媲美。相關(guān)結(jié)果發(fā)表于ACS Nano(2016, 10, 11525*11531)。 |