河北大学新思路降低太阳能电池制造成本

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。据悉，陈剑辉等人早在2017年就已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。他们通过相关技术，获得导电—钝化相图，发现了“导电—钝化共存相”，并提出“导电的钝化性接触”的概念，从科学上解决了“导电不钝化，钝化不导电”的矛盾，使得硅太阳电池技术仅用单层薄膜就可以同时实现两种物理效果，大大简化了制备工艺。

该工艺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。相关成果已发表于《先进能源材料》。该校物理学院硕士研究生万露为第一作者，陈剑辉为通讯作者。

同时，他们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，提出了“具有钝化概念功能的载流子选择接触”的概念，实现了同类电池中最高效率和最大面积纪录的突破，进一步证实了“低维+有机钝化”是一种新的具有很大潜力的高效电池技术。相关成果已发表于《先进功能材料》，陈剑辉为该论文的第一作者和共同通讯作者。