近日，河北大学先进钝化技术团队在钙钛矿/晶体硅叠层电池效率提升研究研究方面取得新进展，相关工作“Edge passivation: Considerable improvement in photovoltaic performance of perovskite/silicon tandem solar cells”发表在《Applied Physics Letters》 (2024, 124, 20)，陈兵兵博士为论文第一作者，陈剑辉研究员为通讯作者。
钙钛矿/晶体硅叠层电池技术通过差异化吸收不同范围波长的太阳光，降低光子热损失，实现光谱最优利用，可突破太阳电池Shockley-Queisser极限效率。边缘缺陷复合是影响叠层太阳电池效率提升的重要因素之一，其影响程度取决于边缘复合区面积与电池总面积比(K)。有效抑制边缘缺陷复合可显著提升电池效率。
边缘缺陷的产生。第一(当前)，业内研究的叠层电池多为小面积(<1 cm2)，具有较大的K，效率损失较大(~1%以上)；第二(未来)，叠层电池产品化(即制备成组件)时可能需要激光划片和叠瓦技术[2023年02月，河北大学专利技术：钝化叠层电池及其制备方法, ZL202310083510.9; 2023年10月，Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE报道：Shingling meets perovskite-silicon heterojunction tandem solar cells, Solar Energy Materials and Solar Cells 2023, 263, 1125902]。此种情况下长边复合严重，按照目前的隧穿氧化层钝化接触（TOPCon）电池推算，效率损失可达0.4-1.5%（二等分到六等分）。
本研究给出了叠层电池一种新的提效思路：钝化边缘缺陷。基于课题组早期发现的“可翻转界面态偶极子钝化”，提出一种低温、非真空液相边缘钝化策略，抑制了叠层电池边缘缺陷复合，提升了叠层器件转换效率：效率绝对值增加1.2%，获得29.48%的钙钛矿/晶体硅叠层电池(边缘钝化前效率为28.94%)。该工作为目前叠层电池研发提供了增效新策略，为未来叠层组件功率提升储备新的技术方案。
以上研究工作得到了国家自然科学基金、河北省杰出青年科学基金、河北省中央引导地方科技发展资金项目、河北大学多学科交叉研究项目、河北大学生命科学与绿色发展学科群项目等经费的资助和支持。
全文链接：https://doi.org/10.1063/5.0204758
