第192次-- 科学与技术前沿论坛

论坛摘要

我国光伏领域经过几十年的发展，已构建了成熟的晶硅和III-V族多结技术体系，并形成了相应的民用和航空产业链，钙钛矿等新兴材料和叠层器件的创制亦处于国际领先地位。然而，光伏领域仍面临诸多挑战，如：器件效率难以大幅提升、大面积模组效率难以保持、空间辐照稳定性瓶颈难以突破等。在此背景下，2025年3月30日至31日在苏州召开了以“界面科学与高性能太阳电池”为题的科学与技术前沿论坛，深入研讨各类光伏体系的界面科学共性机制，以期促进新一代光伏材料和器件技术路线的形成，推动我国在该领域的可持续性发展和抢占科技制高点。详情...

主题报告

高效硅基太阳能电池
杨新波教授苏州大学

硅基太阳能电池是目前光伏技术的主流，本报告重点介绍团队在非晶硅异质结电池、金属化合物钝化接触电池和钙钛矿 / 晶硅叠层电池的研究进展和挑战，基于高性能微晶硅氧窗口层结合铜电镀技术的异质结电池实现了 26.6% 的认证转换效率，基于新型铝掺杂氧化锌钝化接触的晶硅电池获得了 24.3% 的认证转换效率，结合宽带隙钙钛矿电池和高效异质结底电池，实现了 33.6% 认证转换效率的两端钙钛矿 / 晶硅叠层电池。
全湿法工艺下的可印刷介观钙钛矿太阳能电池
韩宏伟教授华中科技大学

单针对全湿法制备薄膜质量难以满足光电子器件需求的难题，我们自主研发了基于三层介孔膜结构的可印刷介观钙钛矿太阳能电池，其特点是在单一导电衬底上，逐层印刷二氧化钛层、二氧化锆层及碳对电极层，之后填注钙钛矿吸光材料，烘干即完成器件的制备。载流子动力学研究显示，填充于电子传输层介孔中的钙钛矿吸光产生的电子被就近快速选择提取，实现载流子的 3D 注入，随后空穴和电子分别独自传输到正负电极，这一独特的工作机制实现了载流子的有效选择性提取，器件仿真结果显示这种独特的结构设计器件对薄膜质量展现出更高的容忍度，为突破全湿法制备高性能光伏组件奠定了基础。依托于三层介孔膜结构在稳定性及光电转换方面的固有优势，通过结晶动力学控制、界面修饰等过程，获得了光电转化效率及稳定性的突破。
高效率钙钛矿叠层太阳能电池中的界面科学研究
林仁兴研究员南京大学

钙钛矿叠层太阳能电池凭借带隙可调、低温制备优势，与晶硅等材料结合可突破单结效率极限，是下一代光伏核心方向。针对其多界面复合损耗、能级失配及稳定性难题，本研究系统探索界面调控策略：开发低光损互联层结构，抑制光学 / 电学损耗，破解叠层效率瓶颈；创新埋底界面钝化材料与工艺，降低空穴传输层缺陷密度；阐明电子传输层界面钝化机制，设计梯度能级匹配结构；构建电极阻隔层，阻断水氧侵蚀路径。通过界面工程协同优化，实现载流子高效提取与器件长效稳定，连续 11 次刷新叠层电池世界效率纪录（最高认证效率 34.6%），同步推动钙钛矿叠层技术从实验室向产业化迈进。
高通量技术在钙钛矿技术开发中的应用
范斌董事长昆山协鑫光电材料有限公司

钙钛矿技术效率上限高，同时结构复杂，相对于传统晶硅光伏材料可谓复杂而敏感。要实现钙钛矿技术的高效率、高稳定性应用，必须对钙钛矿的材料和工艺有更深入的认识。人工智能可望加速研发进程，而人工智能的可靠应用，必须以大量可信的实验数据为基础。因此，高通量技术就是实现 AI 辅助钙钛矿研发的基础。
面向硅基叠层应用的钙钛矿缺陷和器件结构研究
徐集贤教授中国科学技术大学

聚焦缺陷态调控与器件物理优化，系统性突破效率 - 稳定性协同提升难题：提出三卤合金策略抑制光致相分离；揭示钙钛矿 / 聚合物多模式反应与深能级缺陷的构效关系；首创多孔绝缘接触（PIC）结构破解钝化 - 传输权衡矛盾；开发空气制备 p-i-n 器件的综合稳定剂体系。2023-2024 年实现 p-i-n 倒置器件26.1%（认证）、26.7%（稳态）效率纪录，打破 n-i-p 结构垄断格局，成果入选“NREL”及权威光伏效率表。研究为构建高效稳定钙钛矿顶电池提供全链条解决方案，推动叠层技术产业化发展。

第192次：界面科学与高性能太阳电池