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物理學(xué)院光伏技術(shù)課題組陳劍輝博士在太陽電池鈍化接觸技術(shù) 研究方面取得重要進(jìn)展

2020-03-10

降低成本和提高轉(zhuǎn)換效率是光伏產(chǎn)業(yè)永恒的主題。硅太陽電池產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)—高溫或高真空摻雜和介電薄膜鈍化，已將電池轉(zhuǎn)換效率提升至接近理論極限，但高溫和真空技術(shù)嚴(yán)重制約了其成本的進(jìn)一步降低。物理學(xué)院光伏技術(shù)課題組青年教師陳劍輝博士等人于2017年首次發(fā)現(xiàn)帶有磺酸基團(tuán)的聚合物薄膜具有高質(zhì)量的鈍化效果，為晶體硅表面鈍化探索出一條低成本技術(shù)路線，同時也開辟了晶體硅表面鈍化領(lǐng)域一個新的研究方向—新型聚合物鈍化技術(shù)。

最近，陳劍輝等人又發(fā)現(xiàn)低維導(dǎo)電材料可以很好地結(jié)合有機(jī)鈍化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電和鈍化的雙重效果。通過引入零維PEDOT納米顆粒，繪制導(dǎo)電-鈍化相圖，發(fā)現(xiàn)了“導(dǎo)電-鈍化共存相”，提出了“Organic Passivating Contact”的概念，初步應(yīng)用在多晶硅電池上實(shí)現(xiàn)了18.8%的電池效率，與工業(yè)數(shù)據(jù)相當(dāng)，但工藝上不再涉及高溫和真空技術(shù)。相關(guān)工作“Conductive Hole-Selective Passivating Contacts for Crystalline Silicon Solar Cells”以河北大學(xué)為第一單位發(fā)表在【Advanced Energy Materials2020, 1903851】。物理學(xué)院碩士生萬露為第一作者，陳劍輝為該論文的通訊作者。與德國卡爾斯魯厄理工學(xué)院合作，將有機(jī)鈍化技術(shù)應(yīng)用到碳納米管硅異質(zhì)結(jié)電池，證實(shí)了具有鈍化概念的載流子選擇接觸“Passivated Charge Selective Contact”的概念，實(shí)現(xiàn)了同類電池中最高效率和最大面積記錄的突破，相關(guān)工作發(fā)表在【Advanced Functional Materials2020, 2000484】，陳劍輝為該論文的第一作者和共同通訊作者。這兩項工作為太陽電池提供了新的低成本技術(shù)路線，克服了高溫和真空重裝備的技術(shù)障礙，有望大幅降低硅太陽電池制造成本。

Advanced Energy Materials和Advanced Functional Materials是國際能源和材料科學(xué)領(lǐng)域高端學(xué)術(shù)期刊，2019年影響因子分別為24.9和15.6。以上工作得到了光學(xué)工程一流學(xué)科建設(shè)經(jīng)費(fèi)、國家自然科學(xué)青年基金、河北省自然科學(xué)優(yōu)秀青年基金等項目的資助。

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