香港文匯報訊（記者 高鈺）雙端鈣鈦礦/硅串聯(lián)太陽能電池的能量轉(zhuǎn)換效率遠超單結(jié)太陽能電池，為光伏領(lǐng)域帶來革命性突破。然而，未能有效優(yōu)化器件界面，最大化電荷提取效率並降低能量損耗，令其廣泛應用潛力仍然受到限制。香港理工大學研究團隊提出創(chuàng)新的雙層界面鈍化策略，成功將鈣鈦礦/硅串聯(lián)太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率提升至33.89%的紀錄新高，推動太陽能技術(shù)發(fā)展邁向新的里程碑。

長久以來，鈣鈦礦與電子傳輸層界面處所發(fā)生的載流子複合問題，都令鈣鈦礦/硅串聯(lián)太陽能電池的效率提升受到嚴重限制。理大應用物理學系助理教授殷駿帶領(lǐng)研究團隊，結(jié)合先進材料設(shè)計和器件優(yōu)化策略，研製出高效鈣鈦礦/矽串聯(lián)太陽能電池，為界面工程帶來重大突破。此項研究與隆基綠能科技及蘇州大學合作完成，成果已發(fā)表於國際期刊《自然》。

團隊創(chuàng)新性地結(jié)合納米級超薄氟化鋰層（LiF）和乙二胺碘（EDAI）分子沉積，同時實現(xiàn)場鈍化和化學鈍化，達至雙層交織鈍化，有助維持高效的電子提取，並抑制非輻射複合現(xiàn)象。團隊再將應用了此策略的鈣鈦礦材料，與具有前表面紋理平緩、後表面高度紋理化的獨特設(shè)計的雙紋理矽異質(zhì)結(jié)電池組合，成功構(gòu)建高效能鈣鈦礦/硅串聯(lián)太陽能器件，能在增強光電流捕獲能力的同時，維持電池後側(cè)的鈍化效果，實現(xiàn)光吸收及電荷傳輸?shù)膮f(xié)同優(yōu)化。

運用此雙層界面鈍化策略製成的鈣鈦礦/硅串聯(lián)太陽能電池通過獨立機構(gòu)認證，展現(xiàn)出高達33.89%的能量轉(zhuǎn)換效率，首次突破Shockley-Queisser極限提出單結(jié)太陽能電池的最大能量轉(zhuǎn)換率（即33.7%）。此外，電池亦表現(xiàn)出其他卓越的光伏性能，包括填充因子高達83%、開路電壓接近1.97 V，長期穩(wěn)定性也有顯著提升。

這項突破性研究克服了太陽能電池的能量轉(zhuǎn)換效率瓶頸，不僅進一步開拓了鈣鈦礦技術(shù)在光伏領(lǐng)域的應用前景，更為可再生能源的發(fā)展提供全新思路，有望加速高效太陽能技術(shù)的商業(yè)化進程，為實現(xiàn)綠色低碳未來提供強大支撐。殷駿表示：「我們的目標是突破太陽能電池的傳統(tǒng)效率局限，並整合鈣鈦礦等先進材料和成熟的硅基技術(shù)，充分發(fā)揮兩者的協(xié)同優(yōu)勢，從根本上提升太陽能電池的光電性能。這項跨學科研究項目不僅展現(xiàn)了光伏技術(shù)的無限潛力，也為可再生能源及新質(zhì)生產(chǎn)力的持續(xù)發(fā)展打下堅實堅礎(chǔ)?！?/p>

憑藉在材料科學領(lǐng)域的傑出貢獻，殷駿榮獲2024年國家自然科學基金「優(yōu)秀青年科學基金項目」資助。他的研究團隊未來將繼續(xù)探索先進鈣鈦礦材料的光電特性，以及其在新一代光伏器件中的應用潛力。