给叠层电池的“金字塔尖”戴上“安全帽”，效率突破33%
给叠层电池的“金字塔尖”戴上“安全帽”，效率突破33%
日前，中国科学院宁波材料技术与工程研究所高效太阳能电池与宽禁带半导体团队在研究员叶继春的带领下，提出了“金字塔尖端选择性钝化”（Peak-Selective Passivation, PSP）策略。
该策略利用聚苯乙烯纳米球作为模板，在金字塔绒面硅衬底的尖端区域精准沉积氧化铝绝缘层，有效阻断了电学分流路径 ，具有良好的产业化应用前景 。相关成果5月21日发表于《物质》。
钙钛矿/硅叠层太阳能电池（PSTSCs）因具备突破单结硅电池理论效率极限的潜力，已成为下一代光伏技术的重要发展方向，其全球最高效率已达到35.0%。然而，在实际制备过程中，在工业级金字塔绒面硅衬底上制备钙钛矿层时，金字塔尖端处的钙钛矿薄膜往往过薄甚至出现针孔，导致局部的电学分流，显著降低了器件性能和稳定性。
作者团队发现，氧化铝与自组装单分子层之间存在较弱的相互作用，使得钙钛矿能够直接与峰顶处的氧化铝接触，这不仅提供了更多的形核位点，还显著改善了钙钛矿薄膜的覆盖质量。
基于该技术，团队在面积约1平方厘米的钙钛矿/硅叠层太阳能电池上，实现了33.33%的转换效率，第三方认证效率高达32.89%。同时，器件表现出优异的稳定性，在最大功率点连续工作1000小时后仍保持初始效率的90%。
在技术实现层面，研究团队采用直径100纳米的聚苯乙烯纳米球作为模板，通过旋涂使其自组装分布在金字塔的谷底和斜面区域，从而暴露峰顶。随后，利用电子束热蒸发技术沉积30纳米厚的氧化铝薄膜，再通过lift-off工艺去除聚苯乙烯模板，最终实现仅在金字塔尖端区域形成图案化的氧化铝钝化层。
该方法工艺简单，与现有工业产线兼容性好，无需改变硅片绒面制备工艺，具有良好的产业化应用前景。
相关论文信息： https://doi.org/10.1016/j.matt.2026.102824