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近日，隆基綠能自主研發(fā)的晶硅異質(zhì)結(jié)電池創(chuàng)新技術(shù)研究成果，在世界頂級(jí)材料科學(xué)領(lǐng)域?qū)W術(shù)期刊《Nature Energy》上發(fā)表。雖然該新型電池所需材料95%與當(dāng)前已有的晶硅電池相同，但其效率更高，達(dá)到26.81%，是目前全球所有技術(shù)路線晶硅太陽能電池效率的最高紀(jì)錄。
《Nature Energy》雜志于2016年由Nature出版集團(tuán)創(chuàng)辦，是一本綜合研究能源工程與技術(shù)的國際期刊。該刊已被國際重要權(quán)威數(shù)據(jù)庫SCI收錄，2021-2022年度影響因子為67.439，在中科院JCR最新升級(jí)版分區(qū)表中位列大類學(xué)科工程技術(shù)1區(qū)。

據(jù)悉，隆基綠能與中山大學(xué)（SYSU）和荷蘭代爾夫特理工大學(xué)（TU Delft）合作取得了這項(xiàng)突破性成果。隆基綠能的研發(fā)團(tuán)隊(duì)通過改進(jìn)“納米晶硅空穴接觸層”優(yōu)化了太陽能電池的設(shè)計(jì)。這一超薄納米材料一直以來只停留在理論層面，但從未在實(shí)驗(yàn)上被證實(shí)過。除此之外，中山大學(xué)的團(tuán)隊(duì)分析和研究了該納米膜層的電荷輸運(yùn)方向，荷蘭代爾夫特理工大學(xué)的團(tuán)隊(duì)對(duì)此進(jìn)行了先進(jìn)的模擬分析，這均對(duì)該技術(shù)的創(chuàng)新起到了關(guān)鍵作用。

1.5%的實(shí)質(zhì)性飛躍

從2021年6月至2022年11月，隆基綠能高效晶硅異質(zhì)結(jié)電池研發(fā)團(tuán)隊(duì)不斷打破并刷新紀(jì)錄，將電池效率從25.26%提升到26.81%，在一年四個(gè)月的時(shí)間里，實(shí)現(xiàn)了絕對(duì)值增加1.55%的奇跡。電池效率的顯著提升，得益于該團(tuán)隊(duì)在新的納米膜層技術(shù)上的突破。
據(jù)《Nature Energy》雜志刊發(fā)的內(nèi)容稱，新的納米膜層能以更低的電阻輸運(yùn)電荷，從而顯著改善電池性能。相比于以前的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了1.5%的絕對(duì)轉(zhuǎn)換效率的飛躍。研發(fā)團(tuán)隊(duì)基于工業(yè)量產(chǎn)硅片開發(fā)了這項(xiàng)新技術(shù)，所以能夠無縫推廣至太陽能電池的工業(yè)生產(chǎn)中。

隆基綠能創(chuàng)始人、總裁李振國曾介紹稱，以20%轉(zhuǎn)換效率的電池片為例，經(jīng)過測(cè)算，每提高一個(gè)百分點(diǎn)的轉(zhuǎn)換效率，可以為下游電站節(jié)約5%以上的成本。因此，哪怕電池轉(zhuǎn)換效率只提高0.01個(gè)百分點(diǎn)都意義重大。

“在占全球太陽能電池生產(chǎn)份額95%以上的晶硅電池技術(shù)中，這項(xiàng)技術(shù)在轉(zhuǎn)換效率上拔得頭籌。”隆基綠能中央研究院副院長徐希翔評(píng)論道。

顯著加速能源轉(zhuǎn)型

在分析和研究該納米膜層的電荷輸運(yùn)機(jī)理方面，中山大學(xué)的科學(xué)家發(fā)揮了關(guān)鍵作用。他們通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，合理的新膜層組合由于具有更低的激活能，能夠更好地輸運(yùn)電荷。他們表示，異質(zhì)結(jié)電池由于表面鈍化質(zhì)量優(yōu)異，基體中的俄歇復(fù)合成為效率損失的主導(dǎo)因素。實(shí)際上，正是這種極高的表面鈍化質(zhì)量保證了填充因子和轉(zhuǎn)換效率的進(jìn)一步提升。

“低激活能晶硅空穴接觸層的研究非常及時(shí)和重要，我們的工作作為在探索空穴接觸的電性能方面重大進(jìn)展的代表，對(duì)于異質(zhì)結(jié)、雜化結(jié)構(gòu)和所有硅基太陽能電池的進(jìn)一步開發(fā)有重要意義。”中山大學(xué)教授高平奇評(píng)論稱，這種太陽能電池結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)將顯著加速能源轉(zhuǎn)型，推動(dòng)更高效光伏組件的應(yīng)用。

拓寬晶硅電池器件研究的邊界

此外，荷蘭代爾夫特理工大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)提供了電荷輸運(yùn)建模方面的支持。

通過新的模型，該團(tuán)隊(duì)揭示了關(guān)于電池背結(jié)界面處勢(shì)壘的更多細(xì)節(jié)。模型分析了空穴的在界面處的收集路徑，從而在理論層面對(duì)電池優(yōu)異的性能做出解釋。

“看到我們理論上預(yù)測(cè)的能夠?qū)崿F(xiàn)理想空穴輸運(yùn)的最佳材料組合，在實(shí)際生產(chǎn)的大面積電池器件上實(shí)現(xiàn)，對(duì)我們來說很有意義。”代爾夫特理工大學(xué)博士后研究員Paul Procel說。

“隆基綠能對(duì)于超薄膜層沉積技術(shù)的掌握以及對(duì)膜層光電特性的精細(xì)控制令人驚嘆。對(duì)他們的太陽能電池進(jìn)行模擬分析，拓寬了晶硅電池器件研究的邊界。”代爾夫特理工大學(xué)教授Olindo Isabella補(bǔ)充說道。

一直以來，隆基綠能不忘初心，以提升光伏發(fā)電效率為主線，通過高強(qiáng)度的研發(fā)投入，進(jìn)一步推進(jìn)新一代電池組件的技術(shù)創(chuàng)新，促進(jìn)不同應(yīng)用場(chǎng)景下清潔能源的最大效能利用。

可以說，創(chuàng)新是隆基綠能的靈魂，也是隆基綠能的行業(yè)使命。隆基綠能的技術(shù)創(chuàng)新會(huì)迅速轉(zhuǎn)化為規(guī)模化的先進(jìn)產(chǎn)能并在客戶端推廣應(yīng)用，促進(jìn)光伏度電成本的持續(xù)降低。

隆基綠能將攜諸多創(chuàng)新成果亮相第十六屆(2023)國際太陽能光伏與智慧能源(上海)大會(huì)暨展覽會(huì)，SNEC，敬請(qǐng)期待。
原標(biāo)題：隆基綠能26.81%效率世界紀(jì)錄研究成果在《Nature Energy》上發(fā)表