近日,天合光能光伏科学与技术全国重点实验室主任高纪凡带领科研团队,联合复旦大学张鸿教授团队、东南大学姚惠峰教授团队,在国际顶尖学术期刊《Nature》(《自然》)发表钙钛矿/钙钛矿/晶体硅三结叠层太阳电池最新研究成果。这是天合光能首次以第一通讯单位在《Nature》发表研究论文。研究通过界面缺陷钝化与光学干涉调控的协同设计,显著降低宽带隙钙钛矿的电压损失与叠层器件的光学损失,推动三结叠层太阳电池光电转换效率进一步提升。
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三结叠层太阳电池通过不同带隙的子电池分段吸收太阳光谱,是突破单结太阳电池效率极限的重要技术路线,但仍面临宽带隙钙钛矿电压损失和多层薄膜光学失配等挑战。针对这些问题,研究团队设计了新型钝化分子4F-POEABr,通过化学钝化与场效应钝化协同作用,将1.95 eV宽带隙钙钛矿太阳电池的开路电压提升至1.413 V,并有效抑制卤素相分离。同时,团队利用氧化锡互连层的光学干涉效应优化器件内部光场分布,使中间子电池获得约0.5 mA cm⁻2的电流增益,且几乎不引入额外电学损失。两项策略集成后,1.05 cm2三结叠层太阳电池经中国科学院上海微系统与信息技术研究所认证,稳态效率达到32.22%,16 cm2大面积器件效率达到26.97%。
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天合光能自2014年起前瞻布局钙钛矿技术,是国内较早系统开展钙钛矿及叠层太阳电池研发的企业之一。十余年来,公司围绕钙钛矿材料体系、界面调控、器件结构及叠层工艺持续开展基础与应用研究,多次创造和刷新相关领域世界纪录,并不断完善核心技术与专利布局。依托在晶体硅太阳电池和组件领域长期积累的研发与规模化制造能力,天合光能持续推动钙钛矿叠层技术从实验室验证向中试及产业化迈进。
实验室主任高纪凡表示:“此次研究成果在《Nature》发表,体现了天合光能在高效叠层太阳电池基础研究与产业技术创新方面的深厚积累与持续攻关能力,也进一步验证了以基础研究突破关键科学问题、以产业需求牵引技术创新的发展路径,为下一代超高效率太阳电池的规模化应用提供了新的技术基础。”
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光伏科学与技术国家重点实验室于2010年经科技部批准筹建,并于2023年3月获批重组为光伏科学与技术全国重点实验室,依托单位为天合光能股份有限公司、复旦大学。
实验室紧扣国家在新能源领域的重大战略需求,定位于前沿技术研究,聚焦晶体硅太阳电池高效光电转换新机制及产业化、低成本高效率钙钛矿电池实用化前沿技术、超高效率III-V族多结电池产业化关键技术及应用三大研究任务。
实验室承担国家级科研项目近50项,高效晶硅太阳电池关键技术成果荣获国家技术发明二等奖,累计创造41次电池转换效率和组件功率世界纪录。在晶体硅太阳电池方面,实验室研发的新一代n型i-TOPCon电池效率达26.68%,THBC电池效率达28.00%,量产尺寸HJT电池转换效率达27.08%,居行业第一。在钙钛矿太阳电池方面,实验室小尺寸钙钛矿/晶体硅两端叠层电池效率达35%以上,210大面积钙钛矿/晶体硅两端叠层太阳电池最高电池效率达32.6%。在III-V族多结太阳电池方面,薄膜砷化镓电池效率36.9%,2025年继续成为中国太阳电池最高效率保持者。
实验室现有固定人员250余人,其中博硕比例超过97%。实验室入选各类人才计划91人次,其中,国家高层次人才特殊支持计划16人次、长江学者2人次、青年科学基金A类1人次、青年科学基金B类10人次(包含海外6人次)。形成以科技领军人才领衔、青年人才为主体的科研队伍格局,支撑关键核心技术攻关和持续创新能力建设。
截至2025年12月,实验室累计发表论文750余篇,在钙钛矿电池研究领域发表《自然》和《科学》主刊论文8篇。代表中国光伏首提并发布国际IEC标准。
未来,实验室将打造校企联合国家科技力量,成为光伏领域科技资源集聚、产学研融通、代表国家最高科研水平的、具有国际影响力的太阳能电池前沿技术研究平台。为引领未来光伏技术发展、构筑我国新能源技术核心竞争力发挥不可替代的重要作用。
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天合光能股份有限公司(股票简称:天合光能;股票代码:688599)创立于1997年,主要业务包括光伏产品、储能业务、系统解决方案及数字能源服务四大板块。公司四大业务板块:1)光伏产品业务:光伏组件的研发、生产和销售;2)储能业务主要提供大型地面电站、工商业储能、户用储能等多种储能解决方案;3)系统解决方案:支架业务、分布式系统业务、集中式电站业务以及其他业务;4)数字能源服务:主要由新能源运维服务、并离网微电网、光储充、光储荷协同、虚拟电厂、购售电业务及其他业务构成。
来源:光伏科学与技术全国重点实验室、天合光能
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