降低成本和提高轉換效率是光伏產業永恒的主題。硅太陽電池產業化關鍵技術—高溫或高真空摻雜和介電薄膜鈍化，已將電池轉換效率提升至接近理論極限，但高溫和真空技術嚴重制約了其成本的進一步降低。物理學院光伏技術課題組青年教師陳劍輝博士等人于2017年首次發現帶有磺酸基團的聚合物薄膜具有高質量的鈍化效果，為晶體硅表面鈍化探索出一條低成本技術路線，同時也開辟了晶體硅表面鈍化領域一個新的研究方向—新型聚合物鈍化技術。

最近，陳劍輝等人又發現低維導電材料可以很好地結合有機鈍化技術，實現導電和鈍化的雙重效果。通過引入零維PEDOT納米顆粒，繪制導電-鈍化相圖，發現了“導電-鈍化共存相”，提出了“Organic Passivating Contact”的概念，初步應用在多晶硅電池上實現了18.8%的電池效率，與工業數據相當，但工藝上不再涉及高溫和真空技術。相關工作“Conductive Hole-Selective Passivating Contacts for Crystalline Silicon Solar Cells”以河北大學為第一單位發表在【Advanced Energy Materials2020, 1903851】。物理學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院合作，將有機鈍化技術應用到碳納米管硅異質結電池，證實了具有鈍化概念的載流子選擇接觸“Passivated Charge Selective Contact”的概念，實現了同類電池中最高效率和最大面積記錄的突破，相關工作發表在【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路線，克服了高溫和真空重裝備的技術障礙，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領域高端學術期刊，2019年影響因子分別為24.9和15.6。以上工作得到了光學工程一流學科建設經費、國家自然科學青年基金、河北省自然科學優秀青年基金等項目的資助。

(a)

(b)

圖 (a)導電-鈍化相圖和有機鈍化接觸太陽電池原理圖；（b）Passivated Charge Selective Contact示意圖。

原文鏈接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.201903851

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202000484

（物理學院、科學技術處供稿）