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2025年9月，國(guó)際光伏科研團(tuán)隊(duì)在《科學(xué)》雜志發(fā)布的最新研究成果猶如一劑強(qiáng)心針，宣告鈣鈦礦-硅疊層太陽(yáng)能電池的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程取得重大突破——通過在工業(yè)主流硅底電池的復(fù)雜紋理化結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量鈍化處理，電池光電轉(zhuǎn)換效率首度突破33.1%大關(guān)。
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傳統(tǒng)的硅太陽(yáng)能電池在過去幾十年中取得了巨大的成功，廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。然而，其光電轉(zhuǎn)換效率逐漸逼近理論極限，進(jìn)一步提升面臨著諸多挑戰(zhàn)。
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據(jù)相關(guān)研究，硅太陽(yáng)能電池的理論極限效率為29.4%，而目前市場(chǎng)上的主流產(chǎn)品效率大多在20%-25%之間。相比之下，鈣鈦礦-硅疊層太陽(yáng)能電池展現(xiàn)出了更高的潛力。
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其通過將鈣鈦礦電池與硅電池疊層組合，實(shí)現(xiàn)了優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，理論效率極限可達(dá)43%左右，為突破硅單結(jié)電池效率瓶頸提供了可行的解決方案。
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近期，國(guó)際光伏科研團(tuán)隊(duì)在鈣鈦礦-硅疊層太陽(yáng)能電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程中取得了重要突破。他們首次在工業(yè)主流的硅底電池紋理化結(jié)構(gòu)上，實(shí)現(xiàn)了鈣鈦礦頂電池的高質(zhì)量鈍化處理，并將電池光電轉(zhuǎn)換效率提升至33.1%。
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這一成果發(fā)表在最新一期的《科學(xué)》雜志上，引起了業(yè)界的廣泛關(guān)注。硅電池底層通常采用大尺寸金字塔狀紋理，以增加表面積并提升光吸收效率，但這種結(jié)構(gòu)使得鈣鈦礦薄膜的沉積和表面鈍化變得極為復(fù)雜。
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此前，科學(xué)界尚未在這種復(fù)雜結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的鈍化處理。而此次研究團(tuán)隊(duì)通過在不平整的鈣鈦礦表面沉積1,3-二氨基丙烷二氫碘化物，成功實(shí)現(xiàn)了優(yōu)異的鈍化效果，不僅改善了頂電池表面，還影響了整個(gè)鈣鈦礦層，提升了電導(dǎo)率和填充因子。這一發(fā)現(xiàn)增加了人們對(duì)頂電池光電轉(zhuǎn)換內(nèi)部機(jī)制的理解，為進(jìn)一步開發(fā)更高效的疊層太陽(yáng)能電池奠定了基礎(chǔ)。
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在企業(yè)層面，眾多光伏企業(yè)也紛紛加大對(duì)鈣鈦礦-硅疊層太陽(yáng)能電池的研發(fā)投入。晶科能源以N型TOPCon為底電池與鈣鈦礦實(shí)現(xiàn)高效疊層電池，轉(zhuǎn)化效率達(dá)到32.33%；通威于2022年建成鈣鈦礦疊層電池實(shí)驗(yàn)室，鈣鈦礦-硅疊層電池效率達(dá)到31.13%。
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此外，天合光能也在鈣鈦礦晶體硅疊層技術(shù)領(lǐng)域取得了顯著進(jìn)展，其自主研發(fā)的210mm大面積鈣鈦礦/晶體硅兩端疊層太陽(yáng)電池，經(jīng)第三方獨(dú)立認(rèn)證，最高電池效率達(dá)到31.1%，創(chuàng)造了大面積疊層太陽(yáng)電池效率新的世界紀(jì)錄。
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據(jù)國(guó)際可再生能源機(jī)構(gòu)測(cè)算，疊層電池的規(guī)模化應(yīng)用可使光伏度電成本降至0.05美元以下，較當(dāng)前水平下降40%。在建筑光伏一體化領(lǐng)域，柔性疊層組件的透光率可調(diào)節(jié)特性，將推動(dòng)光伏從屋頂電站向幕墻、車頂?shù)葓?chǎng)景全面滲透。
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更具想象空間的是，鈣鈦礦材料的帶隙可調(diào)特性與硅基底電池的穩(wěn)定性相結(jié)合，為開發(fā)雙結(jié)、三結(jié)甚至四結(jié)疊層電池提供了無限可能。
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