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宁波材料所在钙钛矿/黑硅TOPCon叠层太阳电池研究方面取得进展
钙钛矿/硅叠层电池兼具钙钛矿和晶硅太阳电池的优点，能够更加有效地利用太阳光谱并获得更高的输出电压，被认为是未来太阳能电池高效化发展的一个重要方向，能大幅降低太阳能发电成本。目前两端口钙钛矿/硅叠层电池的底电池或采用抛光的平面结构来兼容钙钛矿的溶液法加工工艺，或采用金字塔微绒面结构来兼容传统晶体硅的标准制绒工艺。然而前者会提高加工成本并降低光学性能，后者则会影响溶液法钙钛矿的薄膜质量。因此，如何在兼容传统钙钛矿溶液法制备工艺的前提下，利用具有织构化的硅底电池提高钙钛矿/硅叠层电池的光电流响应，是进一步提升叠层器件效率的关键。
近期，中国科学院宁波材料技术与工程研究所新能源所硅基太阳电池及宽禁带半导体团队在叶继春研究员的带领下在前期晶体硅和钙钛矿太阳电池研究的基础上（Energy Environ. Sci. 2021, 14, 6406; Adv. Funct. Mater. 2021, 32, 2110698; Nano Energy 2022, 100, 107529; Adv. Sci. 2021, 8, 2003245; J. Mater. Chem. A 2021, 9, 12009），在高效钙钛矿/硅叠层电池领域又取得了新的进展。该团队提出一种基于黑硅纳米绒面的钙钛矿/硅叠层太阳电池，认证效率达到28.2%。其器件采用了与产业化相兼容的湿法黑硅纳米绒面和PECVD隧穿氧化硅钝化接触结构（TOPCon）的设计，并通过表面碱重构技术同步提升子电池的光学和电学响应；同时，黑硅纳米绒面还可以有效地提高钙钛矿前驱液和反萃取溶剂的表面润湿性，易于实现钙钛矿活性层的大面积制备，并通过纳米尺度的限域效应诱导钙钛矿晶粒的垂直纵向生长，从而提升钙钛矿晶体质量并促进顶电池中载流子的分离和收集；此外，黑硅纳米绒面还可以有效释放钙钛矿薄膜的残余应力，提高叠层器件的长期光照工作稳定性。
相关成果以“Monolithic perovskite/black-silicon tandems based on tunnel oxide passivated contacts”为题发表于Cell出版社旗舰期刊Joule（DOI:10.1016/j.joule.2022.09.006），博士后应智琴为第一作者，杨熹副研究员和叶继春研究员为共同通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划（2018YFB1500103）、浙江省能源集团（grant no. znkj-2018-118）、浙江省重点研发计划（2021C01006）等项目的支持。（相关论文信息：https://authors.elsevier.com/c/1fuxa_vpkkEoqO）
基于黑硅纳米绒面和隧穿氧结构的两端口钙钛矿/硅叠层太阳电池
（新能源所 硅基太阳能及宽禁带半导体团队）
