一個(gè)國(guó)際研究小組開發(fā)了一種鈣鈦礦硅疊層太陽(yáng)能電池，它采用異質(zhì)結(jié)（HJT）設(shè)計(jì)的底部電池和經(jīng)過(guò)改進(jìn)的空穴傳輸層（HTL）。

這項(xiàng)研究的主要作者Angelika Harter告訴《光伏》雜志：“我們的方法新穎之處在于推動(dòng)鈣鈦礦硅疊層太陽(yáng)能電池發(fā)展的多項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)和成果。我們?cè)鰪?qiáng)了鈣鈦礦層的潤(rùn)濕性，減少了分流問(wèn)題（這是基于甲基取代咔唑（Me-4PACz）膦酸層的傳統(tǒng)HTL的一個(gè)常見問(wèn)題）。這一創(chuàng)新在保持Me-4PACz的卓越HTL特性的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了更好的成膜性能?！?

研究小組還使用了亞微米級(jí)紋理硅底部電池，并聲稱這克服了傳統(tǒng)微米級(jí)紋理相關(guān)的挑戰(zhàn)。Harter表示：“這些紋理能夠更好地與溶液法制備的鈣鈦礦薄膜相集成，由此減少反射損失、增強(qiáng)光輸入耦合，同時(shí)保持與工業(yè)生產(chǎn)方法的兼容性。”

此外，科研人員優(yōu)化了鈣鈦礦層的厚度和旋涂參數(shù)，稱這實(shí)現(xiàn)了在亞微米紋理表面的高效成膜，并證明了使用高成本效益、可擴(kuò)展的溶液法生產(chǎn)高效型疊層電池的可行性。Harter解釋說(shuō)：“這項(xiàng)研究中使用的方法專門是為了與工業(yè)制造能力相匹配，例如使用市售的Czochralski硅片。我們由此展示了與溶液法制備的頂部電池的兼容性，同時(shí)突出了升級(jí)擴(kuò)展的可能性?！?

研究人員在《ACS應(yīng)用材料與接口》雜志上發(fā)表的《基于Czochralski亞微米級(jí)紋理化硅底電池且采用經(jīng)過(guò)改進(jìn)空穴傳輸層的鈣鈦礦/硅疊層太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率超過(guò)30%》一文中介紹了這種新型電池設(shè)計(jì)。他們?cè)谖闹薪忉屨f(shuō)，他們利用一種通過(guò)濕法蝕刻隨機(jī)金字塔紋理化的HJT底部電池提高了反射率和鈍化性能。

對(duì)于頂部電池所使用的鈣鈦礦薄膜，他們將Me-4PACz HTL與較小的PA分子結(jié)合置于在鈣鈦礦層下方。研究小組解釋說(shuō)：“這些額外的PA還可通過(guò)鍵合到相鄰膦酸錨定基團(tuán)上的氫橋形成更多偶極-偶極相互作用力。我們將不同的PA在乙醇（EtOH）中稀釋，并與（EtOH中的）Me-4PACz以1:4的比例混合后旋涂在玻璃/ITO樣品上?！?

研究小組構(gòu)建了由銀（Ag）金屬觸點(diǎn)、由一氧化硅（SiOx）制成的鈍化觸點(diǎn)、HJT底部電池、擬議的HTL、鈣鈦礦吸收層、巴克明斯特富勒烯（C60）和氧化錫（SnO2）復(fù)合電子傳輸層（ETL）、由氧化銦鋅（IZO）制成的透明背觸點(diǎn)和銀金屬觸點(diǎn)組成的疊層器件。

研究人員稱：“在優(yōu)化了用于亞微米紋理的鈣鈦礦吸收層制備之后，通過(guò)Me-4PACz和PAA的連續(xù)應(yīng)用——即進(jìn)行旋涂-再次旋涂-退火處理的初步開發(fā)，我們成功制備了具有概念驗(yàn)證意義的疊層器件，其雙面亞微米級(jí)紋理Cz-Si SHJ底部電池的功率轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了30.22%，從而實(shí)現(xiàn)了高達(dá)1.954伏的開路電壓和30.15%的穩(wěn)定效率。”

他們補(bǔ)充道：“總而言之，我們證明總短路電流密度可以達(dá)到40.35毫安/平方厘米?？紤]到我們使用了厚度僅為140微米且據(jù)稱是薄型Cz材料中最厚的工業(yè)化硅底電池，這已經(jīng)非常了不起了?！?

展望未來(lái)，研究小組表示，他們將繼續(xù)探索通過(guò)中間插入退火步驟的連續(xù)旋涂工藝進(jìn)一步提高電池的性能。