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5月22日，記者從中國科學院寧波材料技術(shù)與工程研究所獲悉，該所高效太陽能電池與寬禁帶半導體團隊在鈣鈦礦/硅疊層太陽能電池金字塔尖端鈍化方面取得新進展，創(chuàng)新性地提出了金字塔尖端選擇性鈍化策略，在約1平方公分的鈣鈦礦/硅疊層太陽能電池上實現(xiàn)了33.33%的轉(zhuǎn)換效率，第三方認證效率高達32.89%。相關(guān)成果日前在線發(fā)表于國際學術(shù)期刊《物質(zhì)》。

鈣鈦礦/硅疊層太陽能電池因具備突破單結(jié)硅電池理論效率極限的潛力，已成為下一代光伏技術(shù)的重要發(fā)展方向，其全球最高效率已達35.0%。然而，在實際制備過程中，在工業(yè)級金字塔絨面硅襯底上制備鈣鈦礦層時，金字塔尖端處的鈣鈦礦薄膜往往過薄甚至出現(xiàn)針孔，導致局部的電學分流，顯著降低了器件性能和穩(wěn)定性。

針對上述挑戰(zhàn)，中國科學院寧波材料技術(shù)與工程研究所高效太陽能電池與寬禁帶半導體團隊在葉繼春研究員的帶領(lǐng)下，創(chuàng)新性地提出了金字塔尖端選擇性鈍化策略。該策略利用聚苯乙烯納米球作為模板，在金字塔絨面硅襯底的尖端區(qū)域精準沉積氧化鋁絕緣層，有效阻斷了電學分流路徑。研究發(fā)現(xiàn)，氧化鋁與自組裝單分子層之間存在較弱的相互作用，使得鈣鈦礦能夠直接與峰頂處的氧化鋁接觸，這不僅提供了更多的形核位點，還顯著改善了鈣鈦礦薄膜的覆蓋質(zhì)量?；谠摷夹g(shù)，團隊在約1平方公分的鈣鈦礦/硅疊層太陽能電池上實現(xiàn)了33.33%的轉(zhuǎn)換效率，第三方認證效率高達32.89%。同時，器件表現(xiàn)出優(yōu)異的穩(wěn)定性，在最大功率點連續(xù)工作1000小時后仍保持初始效率的90%。

在技術(shù)實現(xiàn)層面，研究團隊采用直徑100納米的聚苯乙烯納米球作為模板，通過旋涂使其自組裝分布在金字塔的谷底和斜面區(qū)域，從而暴露峰頂。團隊利用電子束熱蒸發(fā)技術(shù)沉積30納米厚的氧化鋁薄膜，再通過lift-off工藝去除聚苯乙烯模板，最終實現(xiàn)僅在金字塔尖端區(qū)域形成圖案化的氧化鋁鈍化層。該方法工藝簡單，與現(xiàn)有工業(yè)產(chǎn)線兼容性好，無需改變硅片絨面制備工藝，具有良好的產(chǎn)業(yè)化應用前景。

（中國科學院寧波材料技術(shù)與工程研究所供圖）