物理学院光伏技术课题组陈剑辉博士在太阳电池钝化接触技术 研究方面取得重要进展
降低成本和提高转换效率是光伏产业永恒的主题。硅太阳电池产业化关键技术—高温或高真空掺杂和介电薄膜钝化，已将电池转换效率提升至接近理论极限，但高温和真空技术严重制约了其成本的进一步降低。物理学院光伏技术课题组青年教师陈剑辉博士等人于2017年首次发现带有磺酸基团的聚合物薄膜具有高质量的钝化效果，为晶体硅表面钝化探索出一条低成本技术路线，同时也开辟了晶体硅表面钝化领域一个新的研究方向—新型聚合物钝化技术。
最近，陈剑辉等人又发现低维导电材料可以很好地结合有机钝化技术，实现导电和钝化的双重效果。通过引入零维PEDOT纳米颗粒，绘制导电-钝化相图，发现了“导电-钝化共存相”，提出了“Organic Passivating Contact”的概念，初步应用在多晶硅电池上实现了18.8%的电池效率，与工业数据相当，但工艺上不再涉及高温和真空技术。相关工作 “Conductive Hole-Selective Passivating Contacts for Crystalline Silicon Solar Cells” 以河北大学为第一单位发表在【Advanced Energy Materials 2020, 1903851 】。物理学院硕士生万露为第一作者，陈剑辉为该论文的通讯作者。 与德国卡尔斯鲁厄理工学院合作，将有机钝化技术应用到碳纳米管硅异质结电池，证实了具有钝化概念的载流子选择接触“Passivated Charge Selective Contact”的概念，实现了同类电池中最高效率和最大面积记录的突破，相关工作发表在【Advanced Functional Materials 2020, 2000484 】，陈剑辉为该论文的第一作者和共同通讯作者。这两项工作为太阳电池提供了新的低成本技术路线，克服了高温和真空重装备的技术障碍，有望大幅降低硅太阳电池制造成本。
Advanced Energy Materials和Advanced Functional Materials是国际能源和材料科学领域高端学术期刊， 2019年影响因子分别为24.9和15.6。以上工作得到了光学工程一流学科建设经费、国家自然科学青年基金、河北省自然科学优秀青年基金等项目的资助。
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图 (a)导电-钝化相图和有机钝化接触太阳电池原理图；（b）Passivated Charge Selective Contact示意图。
原文链接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.201903851
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202000484
物理学院、科学技术处供稿