中国科研团队在硒基太阳能电池效率上取得突破
2026-01-13 17:07
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中国科学院的一个研究团队成功研发了一种基于硒吸收层的新型太阳能电池,其功率转换效率达到10.3%。

硒是一种带隙较宽的半导体材料,其理论最大效率本身相对较低。丹麦技术大学的硒太阳能电池专家拉斯穆斯·尼尔森对此评论道:“与其他许多光伏材料相比,10%的效率听起来不错,但并不算特别令人印象深刻。然而,如果将器件性能与其最大理论效率潜力相比较,硒的效率达到了41.1%,这超过了硫化锑Sb₂(S,Se)₃甚至非晶硅等材料,尽管后者已历经数十年的研发。在我看来,这一新纪录是一个重要的里程碑。这种结构极其简单的半导体材料应被认真对待,因为它有望成为串联太阳能电池和室内光伏系统的理想宽带隙吸收材料。”

研究团队通过多项技术创新实现了效率提升。首先,他们采用常用于光电领域的镁掺杂氧化锌合金替代了传统的二氧化钛电子选择性接触层,改善了与硒吸收层之间的能带匹配,从而提高了开路电压。其次,团队使用可见光LED照射代替传统的热退火工艺来促使沉积的硒薄膜结晶,这种方法改善了电池的微观结构并提升了填充因子。最后,研究人员在所有功能层沉积完成后,对整个器件实施了封闭空间退火处理,这一策略进一步提高了载流子收集效率,从而提升了短路电流密度和填充因子。

该电池的开路电压达到1.03伏特。测试还表明,未封装的电池在环境条件下经过1000小时的最大功率点追踪后,效率衰减非常有限,显示出良好的稳定性。尼尔森与其同事彼得·克里斯蒂安·克亚尔加德·韦斯堡在《自然能源》期刊上发表的短文中,详细阐述了中国团队取得这一效率纪录的具体方法。

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