发布时间：2023年05月31日
来源：中安在线
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2月18日从中国科学技术大学获悉，该校徐集贤教授团队与合作者，针对钙钛矿太阳能电池中长期普遍存在的“钝化—传输”矛盾问题，提出了一种命名为PIC（多孔绝缘接触）的新型结构和突破方案，实现了p-i-n反式结构器件稳态认证效率的世界纪录，并在多种基底和钙钛矿组分中展现了普遍的适用性。相关研究成果17日发表在《科学》杂志上。
钙钛矿太阳电池技术近些年引起了广泛关注，有望在传统晶硅太阳电池之外提供新的低成本高效率光伏方案。钙钛矿电池中，异质结接触问题带来的非辐射复合损失已经被普遍证明是主要的性能限制因素。由于“钝化-传输”矛盾问题（通过增加厚度改善钝化效果同时会导致电流传输大幅减小）的存在，超薄钝化层纳米级别的厚度变化都会引起填充因子和电流密度的降低。在，超薄钝化层纳米级别的厚度变化都会引起填充因子和电流密度的降低。
研究团队经过长期思考和大量实验探索，提炼出这种PIC接触结构方案。其主要思想是不依赖传统纳米级钝化层和遂穿传输，而直接使用百纳米级厚度的多孔绝缘层，迫使载流子通过局部开孔区域进行传输，同时降低接触面积。
研究团队的半导体器件建模计算揭示了这种PIC结构周期应该与钙钛矿载流子传输长度匹配的关键设计原理。PIC方案与晶硅太阳能电池领域的局部接触技术有异曲同工之妙，但不同的是，钙钛矿中的载流子扩散长度较单晶硅要短很多，从毫米级别大幅减小到微米甚至更短，这就要求PIC的尺寸和结构周期要在百纳米级别。传统的晶硅局部接触工艺不能够直接满足这种精度要求，而使用高精度微纳加工技术在制备面积和成本方面存在不足。
为解决该挑战，团队巧妙利用了纳米片的尺寸效应，通过PIC生长方式从常规“层+岛”模式向“岛状”模式的转变，成功由低温低成本的溶液法实现了这种纳米结构的制备。
《科学》杂志审稿人评价：“PIC结构得到了很好的展示，并首次在空穴传输界面实现，这种方法将会对未来的局部钝化技术研究产生重要影响。”
