透明导电电极对钙钛矿-硅叠层太阳能电池性能的影响

来源:钙钛矿材料和器件发布时间:2025-12-18 13:35:54

牛津大学的一位研究人员发现,透明导电电极可使钙钛矿-硅叠层太阳能电池效率降低超过2%,损失与电阻、光学效应和几何因子权衡有关。科学家通过统一的光学-电气模型,展示了对TCE堆栈、涂层和单元设计的细致优化对于实现效率37%至38%至关重要。

HJT-钙钛矿串联电池在德国勃兰登堡牛津光伏工厂生产中。图片来源:牛津PV消息来源:pv-magazine.com, Joule

牛津大学(University of Oxford)的一位研究人员研究了透明导电电极(TCE)对钙钛矿-硅叠层太阳能电池性能的影响,发现这些电极会显著降低器件效率。

TCE预计将在决定叠层电池能否实现从当前34%效率到预期37%–38%效率边界的剩余差距中发挥决定性作用。

“我们的研究提供了首个量化得叠层光伏损失的框架,展示了即使是最好的叠层设计,由于TCE相关效应,性能也可能下降超过2.5%,”该研究的主要作者Sebastian Bonilla告诉pv magazine。“这些见解对于制造商和研究人员,旨在将叠层从实验室单元扩展到商业模块至关重要。”

Sebastian Bonilla

Ruy Sebastian Bonilla 1 1, * Department of Materials, University of Oxford, Oxford OX1 3PH, UK *Correspondence: sebastian.bonilla@materials.ox.ac.uk https://doi.org/10.1016/j.joule.2025.102211

他接着说:“使用透明导电电极(TCE)虽然常被认为是理想的,但可能会引入电阻和光学损耗,显著降低叠层模块的实际效率,”他继续说道。“其实际部署仍面临被低估的障碍。”

在发表于Joule期刊的论文《The impact of transparent conducting electrodes on tandem solar cell efficiency》中,Bonilla解释说,当前的光学建模无法量化TCE的横向电阻,尤其是在双面或前光照配置中。此外,TCE板材电阻、指距和金属遮蔽之间的几何相互依赖性,产生了根本限制功率输出的权衡,但很少反映在实际效率计算中。

基于此,Bonilla提出了一个统一的光学-电气模型,考虑了双端钙钛矿-硅叠层太阳能电池设计中的这些因素。考虑了不同的TCE堆栈以评估潜在的传输损耗,同时还包括防反射涂层、溅射缓冲层和优化的指距。

利用基于Python的电子电路仿真框架PySpice,科学家实现了一个电路模型,实现了材料属性的灵活参数扫描,包括饱和电流密度、复合二极管参数和电阻损耗。Bonilla说:“这种建模适用于任意两种太阳能吸光层,但我将其应用于钙钛矿-硅叠层电池,因为它们成熟且具有商业价值。”

串联效率随 TCE WAT 和 R_sh 变化的情况 (A) 任意组合的 TCE 透光率和片电阻的实际限制。(B)评估了带有和不带有厚度优化抗反射涂层的 ITO 薄膜。颜色图比例适用于 (A) 和 (B) 两者。

分析显示,仅有一TCE的叠层器件效率损失可达2%。而叠层电池通常采用中间或者背TCEs,这进一步降低性能。据Bonilla称,这些损失与实验结果一致,显示在氧化铟锡沉积、抗反射涂层或原子层沉积屏障层中微调,直接导致先进叠层电池的性能可测量提升。

“这些见解对于制造商和研究人员,旨在将叠层电池从实验室单元扩展到商业模块至关重要,”Bonilla总结道。“研究结果还凸显了材料创新和设计协同优化的机会,以确保未来高效叠层电池在实际应用中发挥全部潜力。”

责任编辑:wanqin
索比光伏网&碳索光伏版权声明:

本站标注来源为“索比光伏网”、“碳索光伏"、"索比咨询”的内容,均属www.solarbe.com合法享有版权或已获授权的内容。未经书面许可,任何单位或个人不得以转载、复制、传播等方式使用。

经授权使用者,请严格在授权范围内使用,并在显著位置标注来源,未经允许不得修改内容。违规者将依据《著作权法》追究法律责任,本站保留进一步追偿权利。谢谢支持与配合!

推荐新闻
美国商务部最终对来自印度、印度尼西亚和老挝的太阳能进口征收高额关税来源:路透社 发布时间:2026-09-14 08:52:30

美国商务部最终裁定,对来自印度、印度尼西亚和老挝的太阳能电池及组件征收高额反倾销与反补贴关税,认定这些国家生产商存在倾销行为并获得不公平政府补贴。具体税率方面,三国反倾销税率分别为123.04%、94.36%和65.43%;反补贴税率则分别为126.09%、73.2%–173.7%和82.03%–153.67%。该调查由美国太阳能制造与贸易联盟发起,成员包括First Solar、韩华Qcells等本土企业。联盟称此举旨在维护公平竞争环境。下一步,美国国际贸易委员会将于10月14日裁定进口是否对国内产业造成实质性损害;若认定成立,商务部预计11月发布最终征税命令。此案延续了自2012年针对中国太阳能产品启动的长期贸易争端,反映了美国为遏制产能转移、保护本土制造业所采取的持续性贸易措施。(199字)

包头市:布局钙钛矿、叠层等新一代太阳能电池技术来源:包头市人民政府 发布时间:2026-09-11 08:49:42

包头市于9月8日发布《“十五五”时期推动清洁能源产业高质量发展行动方案》,旨在加快构建清洁低碳、安全高效的新型能源体系,助力老工业基地绿色转型。方案提出到2030年实现新能源并网装机2400万千瓦、储能装机750万千瓦的发展目标,并围绕供给提升、储能扩容、风光制氢、传统能源清洁利用及生物质开发五大方向部署重点任务。在装备升级方面,强调做优晶硅光伏配套(如铝边框、多晶硅芯),同时前瞻性布局钙钛矿、叠层等新一代太阳能电池技术产业,推动技术迭代与本地化配套。此外,方案还系统规划了电网强化、氢能管网、充换电设施、创新平台建设及产业生态优化等支撑举措,突出以新质生产力引领清洁能源全产业链高质量发展。(199字)

西南地区首个工业级钙钛矿/晶硅叠层光伏实证项目落地云南来源:钙钛矿光链 发布时间:2026-09-09 09:24:56

西南地区首个工业级钙钛矿/晶硅叠层光伏实证项目在云南丽江落地,依托云南省重大科技专项“绿氢高效制备关键技术研究及应用”,由昆明理工大学、三峡集团云南公司与仁烁光能联合实施。项目突破两大核心技术瓶颈:一是研发出稳定性显著提升的钙钛矿/硅叠层太阳能电池,光电转化效率达33%,双85老化1100小时后性能保持率超90%;二是开发出高性能钴基非贵金属电解水催化剂,实现大电流下高效稳定制氢。配套建成1000Nm³/h“光伏直连制氢”示范工程,年产绿氢320吨,并投运高原适用的集装箱式氢燃料电池热电联产系统,形成覆盖“发电—制氢—储运—用能”的全链条零碳微循环模式。(199字)

强强联合:集能易供货协鑫光能,为叠层钙钛矿规模化应用筑牢系统根基来源:投稿 发布时间:2026-09-08 16:46:17

本文介绍了江苏集能易新能源与协鑫光电在钙钛矿叠层光伏技术产业化上的关键合作。双方联合推动全球首款专用于4T钙钛矿-晶硅叠层组件的“叠层智控器”完成1MW订单交付,标志着该技术从实验室突破迈向规模化商用的重要一步。文章指出,4T叠层技术虽具高效率、宽光谱吸收等优势,但长期受制于顶底电池电压失配、双回路组网复杂、功率离散、热斑损伤及工况衰减等系统级难题。集能易自主研发的智控器通过独立MPPT调控、精细化电气管理与实时异常防护,有效破解上述瓶颈,实现高效发电与长期稳定运行的统一。此次合作打通了“高效组件+智能控制”全链路,填补了国产电力电子配套空白,为工商业及大型地面电站应用奠定基础,助力我国在全球钙钛矿光伏赛道保持领先。(199字)

460万元 !安普态斩获空间钙硅叠层太阳机翼重磅订单来源:钙钛矿光链 发布时间:2026-09-01 09:20:26

安普态公司近日与上海捷翔航空技术有限公司签署460万元订单,将作为总包方为高空固定翼无人机项目提供基于空间钙硅叠层技术的太阳机翼系统。该系统涵盖能源方案设计、太阳电池阵面研制、封装互连、电气集成、系统测试及全套交付资料,直接嵌入整机制造、地面测试与试飞支持流程。区别于单一电池或材料供应,此次交付的是面向临近空间长航时飞行需求的完整工程化能源子系统,需在有限翼面面积内兼顾高功率密度、轻量化、结构适配性与系统可靠性。订单标志着安普态从空间电源器件研发正式延伸至临近空间飞行器能源系统的工程交付阶段,并通过与零翔科技、捷翔航空、探源智造的四方协同,将总体需求逐级分解为可执行、可验证的接口级工程要求。(198字)

协鑫集成发布半年报:BC 量产交付加速海外业务持续放量,技术创新筑牢穿越周期底气来源:投稿 发布时间:2026-08-28 21:09:43

协鑫集成于2026年8月28日发布半年报,上半年营收46.40亿元,归母净利润亏损4.30亿元,主要受光伏行业深度调整、国内装机放缓及全产业链价格承压影响。公司通过三大举措积极应对:一是BC技术加速产业化,完成2GW GPC高效电池技改,全黑BC组件实现量产交付,在欧洲户用等高端市场获得溢价,德国订单超100MW,海外累计斩获超1.5GW订单;二是强化成本管控,非银成本下降33.6%,现金周转周期维持个位数,N型组件产能达30GW;三是布局前沿技术,钙钛矿叠层电池效率达33.44%,2000V高电压组件及航天光伏研发取得进展。公司正推进BC产能扩张与多维技术储备,以构建穿越行业周期的长期竞争力。

通威受邀参加首届“钙钛矿+X”叠层光伏产业发展大会,分享规模化制备最新进展来源:通威股份 发布时间:2026-08-27 09:01:37

通威在钙钛矿-晶硅叠层电池领域实现重大突破:首创兼容异质结产线的“气相沉积-溶液两步法”,5MW全自动试验线贯通,商用尺寸电池效率达32.68%,组件功率776W;攻克大面积成膜、UV防护、低应力封装等量产难题,加速迈向商业化应用。

又一晶硅钙钛矿叠层薄膜电池产线正式投产来源:钙钛矿工厂 发布时间:2026-08-21 09:07:53

2026年8月18日,中山市光极绿能新材科技有限公司位于小榄镇的晶硅钙钛矿叠层薄膜电池产线正式投产,标志着该企业推动下一代高效光伏技术产业化取得实质性进展。公司成立于2024年,专注钙钛矿光伏技术研发与转化,产品涵盖叠层薄膜电池及钙钛矿透明发电芯片。当前规划年产透明发电芯片10万平方米,并已签约总投资2000万元的钙钛矿异质结研发生产项目。区别于传统刚性组件,光极绿能聚焦柔性化、轻量化、建筑一体化等差异化方向,契合卫星太阳翼、BIPV、农光互补等新兴应用场景需求。产线投产正值钙钛矿产业由实验室效率突破迈向规模化量产的关键阶段,为其技术从“能做”到“好用”的工程化验证提供了实践样本。(198字)

高纪凡主任领衔科研团队,天合光能首次以第一通讯单位登顶《Nature》来源:天合光能 发布时间:2026-08-20 09:48:21

天合光能联合复旦、东南大学在《Nature》发表钙钛矿/钙钛矿/硅三结叠层电池突破性成果,首次以第一通讯单位登顶该刊。团队攻克宽带隙钙钛矿电压损失与光学失配难题,实现32.22%世界最高稳态效率(16 cm²器件达26.97%),为轻质高效空间光伏提供新路径。

10亿美元!钙钛矿企业已签署约2.5GW产品销售意向书!来源:钙钛矿工厂 发布时间:2026-08-19 08:56:33

Tandem PV是一家专注于钙钛矿-硅叠层太阳能技术的企业,近期已实现首块生产级面板下线,并签署约10亿美元(约合2.5GW)的产品销售意向书。公司正推进从实验室向量产的工程放大,目标今年晚些时候启动付费试点部署,以获取户外实证数据并满足融资要求;预计2028年实现吉瓦级量产,组件效率达34%,2030年有望提升至37%。其4端子机械堆叠结构采用双玻封装,提供30年质保、年衰减≤1%,实测一年无显著衰减。产品兼容多种硅电池技术(PERC、TOPCon、HJT等),可适配美国本土供应链并享受多重税收抵免。目前融资约1亿美元,制造布局符合美国国内含量及税收激励政策。

给钙钛矿“抛光上漆” 太阳能电池也可兼得“高效”与“长寿”来源:光明日报 发布时间:2026-08-17 09:38:20

北京大学周欢萍教授团队针对钙钛矿太阳能电池“高效率”与“长寿命”难以兼顾的难题,提出一种基于等离子体的表面工程新策略:先用氩气等离子体物理刻蚀去除缺陷富集的表层(“抛光”),再利用四氟化碳等离子体激活氟物种,原位生成4–7纳米厚、连续致密的氟化铅保护层(“上漆”)。该方法显著降低界面缺陷密度约一个数量级,优化能级排列,提升电荷提取效率。实验表明,小面积电池光电转换效率达27.2%,100 cm²模组认证效率为23.5%;器件在高温、光照、紫外及循环应力下均表现出优异稳定性。该技术为高性能钙钛矿光伏产业化提供了新路径。