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《26.81%！中山大学与隆基绿能合作创造晶体硅太阳电池世界最高效率》

  • 来源专题：能源情报网信息监测服务平台
  • 编译者： guokm
  • 发布时间：2023-05-08

  • 2023年5月4日，中山大学材料学院高平奇教授团队联合隆基绿能科技股份有限公司（隆基）在Nat. Energy杂志发表文章，报道了由隆基研发团队制造的转换效率高达26.81%的晶体硅异质结太阳电池研究。

    隆基绿能26.81%的电池效率是目前“世界太阳能之父”、新南威尔士大学教授马丁·格林于11月19日通过视频宣布，隆基绿能该26.81%的电池效率是目前全球硅太阳能电池效率的最高纪录，不分技术路线。这是继2017年日本公司创造单结晶硅电池效率纪录26.7%以来，时隔五年诞生的最新世界纪录，也是光伏史上第一次由中国太阳能科技企业创造的硅电池效率世界纪录。

    关键突破：隆基研究团队使用p-型纳米晶硅薄膜接触层替代传统的p-型非晶硅接触层。虽然这一改进在理论上的可行性比较容易理解，但成功地导入高效异质结电池，并创造出转换效率的世界纪录，却是绝无仅有的。核心技术中包含了对这一膜层的结构因子和掺杂效率方面的突破。

    巨大提升：与任何其他类型的由晶体硅制成的太阳电池相比，采用新型空穴接触层能够使电池具有更优的载流子电学传输特性，并最终实现更高的光电转换效率。隆基的研究人员在标准工业级硅片上开发了这项新技术，使该技术几乎立即适用于太阳电池板的生产。与以前的技术相比，电池性能的提高非常显著，转换效率有了1.5%的绝对飞跃。隆基中央研究院徐希翔博士说：“这是迄今为止所有晶体硅太阳电池结构中性能最好的，且对应着占全球光伏市场超过95%以上份额的产品”。

    物理机制：经过对空穴接触层中的载流子传输通道进行细致研究，发现新型p-型纳米晶硅接触层具有更低的激活能，有利于优化空穴传输的界面势垒并帮助激发更具效率的带间隧穿，因此呈现出更低的接触电阻。随着晶体硅异质结太阳电池的表面钝化水平越来越高，表面复合将逐渐退居到次要地位，而晶体硅本身的俄歇复合过程将逐渐发挥主导作用，此时二极管的理想因子可以小于1，接触电阻的优化将带动填充因子指标的快速提升，进而推动太阳电池综合光电转换性能取得突破。材料学院高平奇教授说：“对具备低激活能的硅基空穴接触层的研究是非常及时和极其重要的，我们的工作代表着在探索空穴接触的电性能方面取得了巨大进展，有利于提升异质结、杂化电池和其它类型的硅基太阳电池的性能”。

  • 原文来源：https://solar.in-en.com/html/solar-2422797.shtml
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  • 《25.6%！钙钛矿太阳电池最高效率刷新》
    • 来源专题：能源情报网信息监测服务平台
    • 编译者：guokm
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    • 8月1日，中国科学院官网发布一则报告称，中国科学院半导体所研究员基于获得的高稳定性、光吸收扩展的钙钛矿材料，研制出认证效率为25.6%的钙钛矿太阳能电池，为目前公开发表的单结钙钛矿太阳能电池世界最高效率。 图2. A、第三方权威机构美国Newport认证书，认证效率为25.6%，插图为认证效率曲线； B、有无稳定二次相PIRC器件放置的电流-电压曲线； C、有无稳定二次相PIRC器件在85oC加速老化下的稳定性。 原文如下： 钙钛矿太阳能电池具有成本低、光电转换效率高等优点。经过十多年的快速发展，钙钛矿单结电池效率已超过25%，基于钙钛矿的多结叠层电池效率已超过30%，钙钛矿太阳能电池被认为是未来颇具应用潜力的光伏技术之一。 光电转换效率是太阳能电池的核心指标之一，为实现高效率的钙钛矿太阳能电池，常采用可与钙钛矿形成I型异质结能级结构的二次相碘化铅（PbI2）来阻挡载流子在多晶钙钛矿晶界或表面缺陷处复合。此前，中国科学院半导体研究所发现基于二次相PbI2的钙钛矿电池较难兼顾效率和稳定性（Advanced Materials，2017,29,1703852），原因在于PbI2二次相的存在或提供了钙钛矿分解以及离子移动通道，使钙钛矿材料以及电池器件长期稳定性较差，且易产生较大的电滞。因此，如何设计稳定的二次相，既能实现钝化钙钛矿缺陷，又能获得稳定的钙钛矿吸光材料，从而实现既高效又稳定的钙钛矿太阳能电池是当前该领域的重要课题之一。 近日，半导体所研究员游经碧带领团队发现，通过在钙钛矿材料中引入少量氯化铷（RbCl），可将常见的引起钙钛矿不稳定的二次相PbI2转化成为全新的热稳定性和化学稳定性好的(PbI2)2RbCl（简称PIRC）（图1A、B）。 图1.A、具有PIRC二次相钙钛矿的扫描电子显微镜照片；B、有无PIRC的钙钛矿薄膜X射线衍射图谱（插图为局部放大图）；C与D分别为有无PIRC的钙钛矿电导与温度关系图。 研究实现了85oC条件下钙钛矿材料热稳定性大幅度提升，同时钙钛矿材料的离子迁移势垒提高了3倍，离子迁移得到有效抑制（图1C、D）。 此外，研究发现通过抑制PbI2消除了钙钛矿/PbI2界面的强限域导致的能带变大问题，减小了钙钛矿材料的带隙，扩展了对太阳光吸收范围。基于获得的高稳定性、光吸收扩展的钙钛矿材料，该团队研制出认证效率为25.6%的钙钛矿太阳能电池（图2A），为目前公开发表的单结钙钛矿太阳能电池世界最高效率。 电池器件1000小时放置和85摄氏度加速老化分别保持初始效率的96%和80%（图2B、C）。该工作同时实现了钙钛矿太阳能电池的高光电转换效率和高稳定性，为钙钛矿电池的进一步发展以及产业化奠定了坚实的基础。 相关研究成果以Inactive (PbI2)2RbCl stabilizes perovskite films for efficient solar cells为题，发表在Science上。研究工作得到国家重点研发计划、国家相关人才计划、中国科学院创新交叉团队、国家相关人才计划、中南大学、北京市科学技术委员会，以及中南大学、上海同步辐射光源、武汉大学等的支持。
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  • 《2020中国最高太阳电池转换效率发布》
    • 来源专题：中国科学院文献情报先进能源知识资源中心 |领域情报网
    • 编译者：guokm
    • 发布时间：2020-10-01
    • 9月21日，中国可再生能源学会光伏专业委员会(CPVS)在昆明举行的2020中国可再生能源学术大会暨第二届云南绿色能源国际论坛上发布了2020年太阳电池中国最高效率(CPVS Best Research-Cell Efficiencies)。 　　2020太阳电池中国最高效率表 　　  　　  *(t)， total area； (da)， designated illumination area； (ap)， aperture area 　　太阳电池中国最高转换效率的发布旨在全面、系统、权威、及时地展示我国太阳电池达到的光电转换效率最高水平，进一步推动我国光伏技术的创新发展。此次共发布了晶体硅电池、铜锌锡硫薄膜电池(CZTSSe)、钙钛矿(Perovskite)电池等3大类，包括5种不同结构太阳电池的中国最高效率。 　　2020年我国单晶硅太阳电池最高效率取得了突破性进展，汉能薄膜创造了HJT电池25.1%的中国最高效率，也是6英寸大面积的HJT太阳电池的世界最高效率，刷新了此前由其自身保持的24.85%的世界效率纪录，是迄今为止经国际第三方权威认证中国实验室电池效率最高的单结单晶硅太阳电池。晶科能源创造了N型单晶硅TOPCon双面电池24.87%(全面积)和24.90%(孔径面积)的中国最高效率纪录。 　　我国多晶硅太阳电池最高效率引领世界。晶科能源创造了仔晶诱导铸锭(DS)N型多晶硅TOPCon双面电池24.4%的中国最高效率，阿特斯太阳能创造了仔晶诱导铸锭(DS)N型多晶硅TOPCon单面电池23.81%的中国最高效率，这两种电池也创造了世界多晶硅电池的效率纪录。以上单晶硅和多晶硅电池的最高效率都是利用大硅片面积(235.8 cm2-267.8cm2)取得的，表明了我国在大面积晶体硅太阳电池研发方面达到了国际领先水平。这些必将快速向光伏产业转移，推动实验室成果的产业化，使我国在晶体硅电池的产业化技术方面持续保持国际先进水平，支撑我国光伏产业快速发展。 　　薄膜和钙钛矿太阳电池效率持续保持领先优势。南京邮电大学创造了11.56%铜锌锡硫薄膜电池(CZTSSe)的中国最高效率。杭州纤纳创造了7片钙钛矿电池串联微型组件效率18.04%的中国效率纪录，刷新了此前由其自身保持的17.25%的世界效率纪录。 　　与2019年太阳电池中国最高效率比较，无论是晶体硅太阳电池还是薄膜与钙钛矿电池效率都得到了明显提升，创造世界太阳电池效率纪录的数量排名全球第三。相信未来我国不仅会有更多的太阳电池打破中国效率纪录，也会创造更多的世界效率纪录。 　　世界太阳电池效率纪录各国占比情况 　　  　　 　　据悉，太阳电池中国最高效率已经发布了四届，2020太阳电池中国最高效率表将发表在由中国可再生能源学会光伏专业委员会主导编辑的年度《中国光伏技术发展报告》上。 
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