再突破！協(xié)鑫集成鈣鈦礦疊層電池研究成果再登頂級期刊《AFM》

近日，協(xié)鑫集成聯(lián)合蘇州大學(xué)在空間互補(bǔ)協(xié)同策略(SCSS)方面的研究成果，成功發(fā)表于材料科學(xué)領(lǐng)域頂級期刊《AdvancedFunctionalMaterials》(簡稱AFM)。該成果所研發(fā)的鈣鈦礦/硅疊層太陽能電池，經(jīng)第三方認(rèn)證實(shí)現(xiàn)32.12%的光電轉(zhuǎn)換效率(PCE)，不僅破解了制約鈣鈦礦疊層電池量產(chǎn)的核心技術(shù)瓶頸，更為光伏行業(yè)邁向“40%+效率時代”筑牢關(guān)鍵技術(shù)根基。

作為國際材料科學(xué)與工程領(lǐng)域的旗艦期刊，《AdvancedFunctionalMaterials》以嚴(yán)苛評審標(biāo)準(zhǔn)聚焦原創(chuàng)性與應(yīng)用價值雙高的突破性研究，僅收錄能推動學(xué)科發(fā)展或產(chǎn)業(yè)變革的優(yōu)質(zhì)成果。協(xié)鑫集成此次登刊成果，憑借超越傳統(tǒng)單一鈍化劑的界面設(shè)計范式獲得全球?qū)W術(shù)界廣泛認(rèn)可，不僅彰顯了協(xié)鑫集成在鈣鈦礦疊層技術(shù)領(lǐng)域的學(xué)術(shù)話語權(quán)，更為全球鈣鈦礦器件界面工程研究提供了創(chuàng)新范式。

從技術(shù)背景來看，鈣鈦礦/硅疊層電池是業(yè)界公認(rèn)的突破單結(jié)電池效率天花板的核心路徑，但界面復(fù)合損失與穩(wěn)定性不足兩大難題，長期阻礙其從實(shí)驗(yàn)室走向產(chǎn)業(yè)化?，F(xiàn)有分子鈍化策略存在固有矛盾：小分子陽離子能修復(fù)晶格深層缺陷，卻缺乏環(huán)境防護(hù)能力;大分子陽離子可形成表面防護(hù)屏障，卻無法滲透晶格實(shí)現(xiàn)深層鈍化，這一矛盾成為制約技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的核心卡點(diǎn)。

針對這一行業(yè)痛點(diǎn)，協(xié)鑫集成研發(fā)團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新提出SCSS策略，通過設(shè)計哌嗪(Pip?)與苯乙基銨(PEA?)功能互補(bǔ)的分子二元體，構(gòu)建“深層鈍化-表面防護(hù)”協(xié)同體系，成功化解傳統(tǒng)技術(shù)矛盾。形象來說，Pip?如同“深層修復(fù)兵”，憑借緊湊結(jié)構(gòu)深入鈣鈦礦晶格，精準(zhǔn)鈍化深層缺陷;PEA?則化身“表面防護(hù)盾”，在器件表面自組裝形成致密疏水冠層，有效抵御濕氣、氧氣侵蝕，兩者協(xié)同實(shí)現(xiàn)“缺陷修復(fù)+環(huán)境防護(hù)”雙重目標(biāo)。

該策略采用“一步混合溶液應(yīng)用”的簡潔架構(gòu)，在效率、穩(wěn)定性、工藝適配性三大核心維度實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵突破，為產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)化提供堅實(shí)支撐：

效率突破：32.12%認(rèn)證效率+全參數(shù)優(yōu)化，掃清升級障礙

經(jīng)上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所(SIMIT)第三方權(quán)威認(rèn)證，基于SCSS策略的疊層電池實(shí)現(xiàn)32.12%的PCE，冠軍器件效率更達(dá)32.3%。核心性能參數(shù)全維度提升：開路電壓(Voc)從1.940V升至1.968V，填充因子(FF)從76.50%提升至78.10%，短路電流密度(Jsc)達(dá)21.04mA/cm2。尤為關(guān)鍵的是，器件在350-500nm藍(lán)光波段的外量子效率(EQE)顯著提升，表明鈣鈦礦與電子傳輸層的界面非輻射復(fù)合被有效抑制(減少能量損耗，提升光電轉(zhuǎn)換利用率)，為后續(xù)向40%+效率突破掃清核心障礙。

穩(wěn)定性突破：長周期測試達(dá)標(biāo)，筑牢量產(chǎn)基礎(chǔ)

穩(wěn)定性是鈣鈦礦電池產(chǎn)業(yè)化的核心門檻。測試數(shù)據(jù)顯示，該器件在最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)條件下連續(xù)1000小時標(biāo)準(zhǔn)太陽光照后，仍保留80.5%的初始效率，遠(yuǎn)超對比器件500小時僅存80.23%的水平;在65℃、65%相對濕度的濕熱環(huán)境中測試800小時后，效率留存率達(dá)80.3%，顯著優(yōu)于原始器件的67.5%。此外，器件獨(dú)立認(rèn)證穩(wěn)定功率輸出效率達(dá)31.87%，為量產(chǎn)應(yīng)用提供了關(guān)鍵可靠性保障。

工藝突破：適配現(xiàn)有產(chǎn)線，降本潛力明確

SCSS策略通過“一步混合溶液涂布工藝”的構(gòu)建，無需增設(shè)復(fù)雜工藝步驟，可直接適配現(xiàn)有光伏產(chǎn)線的規(guī)?；a(chǎn)邏輯。同時，器件表面粗糙度優(yōu)化至Ra=11.1nm，表面接觸角達(dá)59.32°，實(shí)現(xiàn)“電荷傳輸效率-封裝難度”的平衡：既保障電荷高效傳輸，又降低后續(xù)封裝工藝復(fù)雜度，為進(jìn)一步降低度電成本(LCOE)筑牢工藝基礎(chǔ)。

此次技術(shù)突破兼具學(xué)術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)應(yīng)用雙重價值。學(xué)術(shù)層面“功能互補(bǔ)分子二元體”的設(shè)計思路，突破了傳統(tǒng)單一鈍化劑的局限，為鈣鈦礦界面工程研究提供新方向;產(chǎn)業(yè)層面，32.12%的認(rèn)證效率可顯著提升光伏組件單位功率輸出能力，直接降低非硅成本投入，進(jìn)一步鞏固光伏能源的成本優(yōu)勢;而穩(wěn)定性與工藝適配性的突破，將加速鈣鈦礦疊層電池的產(chǎn)業(yè)化落地進(jìn)程。

隨著SCSS策略的持續(xù)優(yōu)化與量產(chǎn)轉(zhuǎn)化推進(jìn)，光伏行業(yè)向“40%+效率時代”邁進(jìn)將獲得更強(qiáng)勁的技術(shù)支撐，有望為全球能源轉(zhuǎn)型與“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)提供更高效、可靠、經(jīng)濟(jì)的光伏解決方案。