近日，南開大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)在太陽能光伏發(fā)電領(lǐng)域取得最新研究成果，成功實(shí)現(xiàn)“低銦無銀”，在節(jié)約制造成本的基礎(chǔ)上，讓硅異質(zhì)結(jié)（SHJ）太陽電池轉(zhuǎn)換效率接近26%，這是目前已發(fā)表的“低銦”SHJ太陽電池研究中的最高效率。相關(guān)成果已發(fā)表在《自然—能源》。
據(jù)了解，晶硅太陽電池在光伏市場中占據(jù)了95%以上的份額，SHJ太陽電池是進(jìn)一步提高晶硅電池效率的有效技術(shù)之一，但其大規(guī)模應(yīng)用仍面臨兩種關(guān)鍵材料的制約——銦、銀?；诮饘巽煹膿藉a氧化銦用作SHJ太陽電池中的透明電極，由于銦資源的稀缺性，未來或?qū)⒚媾R供不應(yīng)求的短缺困境；銀則以銀漿的形式應(yīng)用于電池的金屬化，SHJ太陽電池中“低溫銀漿”的需求使得制備成本增加。因此，“減銀降銦”是推進(jìn)SHJ太陽電池規(guī)模制造過程中需要解決的關(guān)鍵問題之一。
南開大學(xué)電子信息與光學(xué)工程學(xué)院教授張曉丹、趙穎課題組與國內(nèi)外企業(yè)合作，首次在室溫下通過濺射技術(shù)制備了廉價且可量產(chǎn)的未摻雜氧化錫薄膜，并以此替代電池中的銦基透明電極。為了改善薄膜的電學(xué)性能和其與載流子傳輸層之間的接觸電阻，將氧化錫與氫化過渡金屬摻雜氧化銦進(jìn)行1:1結(jié)構(gòu)的疊加，從而提高了電池的性能。
為減少SHJ太陽電池中“銀”的耗量，研究團(tuán)隊(duì)在電池金屬化環(huán)節(jié)采用了銅電鍍工藝，通過提升電極高寬比提高電池轉(zhuǎn)換效率，同時省去了昂貴的銀漿成本。最終，以低銦透明電極結(jié)合電鍍銅電極的形式，獲得了25.94%的ISFH認(rèn)證效率，是目前已發(fā)表的“低銦”SHJ太陽電池研究中的最高效率。
張曉丹介紹，這項(xiàng)工作為解決銀漿成本高和金屬銦供應(yīng)有限的問題提供了切實(shí)可行的解決方案。同時也為后續(xù)高效“無銦無銀”SHJ太陽電池的開發(fā)提供了思路，將極大助力SHJ太陽電池進(jìn)一步“降本增效”、落地應(yīng)用，為實(shí)現(xiàn)“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)、構(gòu)建清潔低碳高效的能源體系提供了重要的科技支撐。
