物理学院光伏技术课题组陈剑辉博士在太阳电池钝化接触技术研究方面取得重要进展

       降低成本和提高转换效率是光伏产业永恒的主题。硅太阳电池产业化关键技术—高温或高真空掺杂和介电薄膜钝化，已将电池转换效率提升至接近理论极限，但高温和真空技术严重制约了其成本的进一步降低。物理学院光伏技术课题组青年教师陈剑辉博士等人于2017年首次发现带有磺酸基团的聚合物薄膜具有高质量的钝化效果，为晶体硅表面钝化探索出一条低成本技术路线，同时也开辟了晶体硅表面钝化领域一个新的研究方向—新型聚合物钝化技术。
       最近，陈剑辉等人又发现低维导电材料可以很好地结合有机钝化技术，实现导电和钝化的双重效果。通过引入零维PEDOT纳米颗粒，绘制导电-钝化相图，发现了“导电-钝化共存相”，提出了“Organic Passivating Contact”的概念，初步应用在多晶硅电池上实现了18.8%的电池效率，与工业数据相当，但工艺上不再涉及高温和真空技术。相关工作 “Conductive Hole-Selective Passivating Contacts for Crystalline Silicon Solar Cells” 以河北大学为第一单位发表在【Advanced Energy Materials 2020, 1903851】。物理学院硕士生万露为第一作者，陈剑辉为该论文的通讯作者。 与德国卡尔斯鲁厄理工学院合作，将有机钝化技术应用到碳纳米管硅异质结电池，证实了具有钝化概念的载流子选择接触“Passivated Charge Selective Contact”的概念，实现了同类电池中最高效率和最大面积记录的突破，相关工作发表在【Advanced Functional Materials 2020, 2000484】，陈剑辉为该论文的第一作者和共同通讯作者。这两项工作为太阳电池提供了新的低成本技术路线，克服了高温和真空重装备的技术障碍，有望大幅降低硅太阳电池制造成本。
       Advanced Energy Materials和Advanced Functional Materials是国际能源和材料科学领域高端学术期刊， 2019年影响因子分别为24.9和15.6。以上工作得到了光学工程一流学科建设经费、国家自然科学青年基金、河北省自然科学优秀青年基金等项目的资助。