一个由光伏科学家组成的国际团队通过成功在纹理硅上钝化钙钛矿层，在太阳能技术方面取得了重大突破。这可以实现大规模生产、超高效的串联太阳能电池。

研究人员制作的钙钛矿硅串联太阳能电池的图像。图片来源：KAUST

这项工作由来自 KAUST、弗莱堡大学和弗劳恩霍夫 ISE 的国际团队进行，可以加速钙钛矿板从实验室规模原型到工业规模生产的过渡。

串联太阳能电池将钙钛矿层堆叠在硅层上，被广泛视为光伏能源的未来。硅电池已将其效率推高至接近 29.4% 的理论极限，但在实验室条件下，串联电池已经远远超过了该基准。然而，为大规模生产准备这些电池是一项艰巨的任务。

最大的障碍是太阳能行业中的硅电池大多具有覆盖着微小金字塔状结构的纹理表面，旨在捕获更多光线并提高性能。这种设计使得在顶部沉积高质量钙钛矿层变得困难，尤其是在稳定性和效率所需的表面钝化的情况下。

在发表在《科学》杂志上的最新研究中，研究人员表明这是可能的。通过应用一种称为 1,3-二氨基丙烷二氢碘化物的化合物，尽管表面有纹理，但他们成功地在太阳能电池顶部钝化钙钛矿。

他们的研究使功率转换效率高达 33.1%，开路电压为 2.01 伏，这是该技术的基准。

到目前为止，有效的钝化尚未在纹理钙钛矿硅串联太阳能电池上得到充分利用，之前的成功主要局限于平面结构。但我们现在通过在不平坦的钙钛矿表面沉积 1,3-二氨基丙烷二氢碘化物来实现出色的钝化。

Oussama Er-Raji 博士，研究主要作者和科学家，弗劳恩霍夫 ISE

这一突破也揭示了一些意想不到的结果。在硅电池中，表面钝化主要影响顶部几层。但在这里，它似乎提高了整个钙钛矿吸收器的性能，该团队将其归因于“深场效应”。这种现象提高了钙钛矿层整个厚度的电导率和填充系数。

这一认识为该领域的所有未来研究奠定了坚实的基础。它增强了我们对将光转化为电能时顶部电池中发生的过程的理解，使科学家能够利用这些知识开发更好的串联太阳能电池。

Stefaan De Wolf，材料科学与工程与应用物理学教授， KAUST

这种表面钝化不仅仅是为了挤出额外的性能，而且对于长期稳定性至关重要。

对于当今的硅太阳能电池来说，表面钝化是工业生产高效的关键，令人鼓舞的是，光伏行业也将受益于钙钛矿硅串联太阳能电池的这些积极影响

Stefan Glunz，弗莱堡大学光伏能量转换教授

研究人员的发现建立在弗劳恩霍夫灯塔项目 MaNiTU 以及 PrEsto 和 Perle 项目之前的工作之上，这些项目均由联邦经济事务和能源部资助。

期刊参考：

Messmar， C. 等人。（2025） 钙钛矿层上的电子积累增强了具有纹理硅的串联太阳能电池。 科学。