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2月20日，記者從中國科學技術大學獲悉，該校徐集賢教授團隊與合作者針對鈣鈦礦太陽電池中長期普遍存在的“鈍化-傳輸”矛盾問題，提出了一種命名為PIC（多孔絕緣接觸）的新型結構和突破方案。在相關實驗中，實現了p-i-n反式結構器件穩態認證效率的世界紀錄，并在多種基底和鈣鈦礦組分中展現了普遍的適用性。
鈣鈦礦太陽電池技術近些年引起了廣泛關注，其主要器件類型包括鈣鈦礦單結、晶硅-鈣鈦礦疊層、全鈣鈦礦疊層電池等，有望在傳統晶硅太陽電池之外提供新的低成本高效率光伏方案。
不過在鈣鈦礦電池中，異質結接觸問題帶來的非輻射復合損失，已經被普遍證明是主要的性能限制因素。由于“鈍化-傳輸”矛盾問題的存在，超薄鈍化層納米級別的厚度變化都會引起填充因子和電流密度的降低。因此，各類鈣鈦礦器件都亟需一種新型的接觸結構，能夠在提高性能的同時大幅減少鈍化厚度的敏感性。
研究團隊經過長期思考和大量實驗探索，提煉出PIC接觸結構方案。這種方案不依賴傳統納米級鈍化層和遂穿傳輸，而直接使用百納米級厚度的多孔絕緣層，迫使載流子通過局部開孔區域進行傳輸，同時降低接觸面積。
該團隊通過PIC生長方式從常規“層+島”模式向“島狀”模式的轉變，成功利用低溫低成本的溶液法實現了這種納米結構的制備。同時，團隊在疊層器件中廣泛使用的p-i-n反式結構中，開展了PIC方案的驗證，首次實現了空穴界面復合速度從60厘米/秒下降至10厘米/秒，以及25.5%的單結最高效率（p-i-n結構穩態認證效率紀錄24.7%）。
這種性能的大幅改善在多種帶隙和組分的鈣鈦礦中都普遍存在，展現了PIC廣泛的應用前景。PIC結構在多種疏水性基底都實現了鈣鈦礦成膜覆蓋率和結晶質量的提高，對于大面積擴大化制備也很有意義。
《科學》雜志審稿人評價：“PIC結構得到了很好展示，并首次在空穴傳輸界面實現……這種方法將會對未來的局部鈍化技術研究產生重要影響。”
科研人員表示，這一方案具有普遍性，可進一步在不同器件結構和不同界面中推廣拓展。同時模擬計算指出，目前實驗實現的PIC覆蓋面積還遠未達到其設計潛力，還可進一步優化，獲得更大的性能提升。
合報科學+融媒體工作室
合肥通客戶端-合報全媒體記者 劉暢司晨