通威实现钙钛矿-硅串联太阳能电池31.4%的效率

来源:清洁能源视界发布时间:2025-09-16 15:55:56

通威股份光伏技术中心主导研发的钙钛矿-硅串联太阳能电池取得重大突破——经国家测量与测试技术研究院(NIMTT)与福建省计量研究所(FJIM)双认证,其全新电池结构实现了31.4%的转换效率,明显优于传统退火工艺对照组29.43%的效率表现。这一成果不仅刷新了行业纪录,也标志着我国在下一代高效光伏电池技术的产业化进程中迈出了关键一步。

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该电池采用宽禁带钙钛矿(1.73 eV)作为顶电池,与全纹理晶硅异质结(SHJ)底电池组合成双端叠层器件。其最大亮点在于团队开发出一种名为“顺序退火”的低温制备工艺。该工艺在常规环境条件下,通过精准调控退火温度与时间阶段,显著优化钙钛矿薄膜在纹理硅表面的覆盖性与结晶质量,实现了低缺陷、高均匀的保形生长,从而有效提升电池性能与稳定性。据通讯作者胡宇超介绍,该工艺全程在100–150℃的低温条件下进行,耗时不超过半小时,与现有异质结产线兼容性强,具备明确的产业化应用潜力。

长期以来,业界在商业化SHJ硅电池上制备宽禁带钙钛矿面临严峻挑战,尤其是湿、热条件对薄膜结晶和质量的影响。通威团队从相变机制和结晶动力学入手,提出“顺序结晶策略”,实现对有机卤化物扩散和钙钛矿再结晶的精细控制,最终成功制备出高性能功能层。该电池实现了1.905 V的高开路电压、81.20%的填充因子和20.30 mA/cm²的短路电流,性能指标达到国际领先水平。

在器件结构方面,p-i-n型钙钛矿子电池采用氧化镍(NiOx)与2PACz复合空穴传输层,并引入乙二铵碘(EDAI₂)进行界面钝化,电子传输层则使用C60/SnOx叠层结构。这些材料与工艺的选择不仅助力效率提升,也增强了器件的耐候性与工艺可实现性,兼顾了前沿性与工程化需求。

从实验室走向量产,通威已有清晰布局。自2022年第三实验室成立以来,其研发路线始终强调与现有异质结产线兼容。公司计划在今年建设兆瓦级中试线,重点攻坚大面积电池制备、激光划刻、低温金属化和组件长期可靠性等关键技术瓶颈。这一系列动作为该技术真正落地奠定了坚实基础。

在光伏技术从P型向N型、再向叠层迭代的进程中,通威的效率突破不仅代表一个数字的刷新,更凸显出中国光伏企业已逐步从技术追随转向部分领域的全球引领。在能源转型和“双碳”目标的大背景下,这类兼具高效率、低成本和可扩展性的技术,正在为光伏产业注入新动力,也为中国在全球新能源科技竞争中赢得更多话语权。


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