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南開張曉丹ACS：FF超85%，PCE超25%?@330.15 cm2！氧化鎘基無銦太陽能電池！發(fā)表時間：2025-07-21 09:35
主要內(nèi)容 南開大學(xué)張曉丹教授與蘇州邁為科技股份有限公司強強聯(lián)合，帶領(lǐng)團隊突破性提出"氧化鎘基透明導(dǎo)電氧化物界面工程"策略，通過精準(zhǔn)調(diào)控CdO:Sm薄膜的載流子輸運特性，成功將無銦硅基異質(zhì)結(jié)（SHJ）太陽能電池的填充因子提升至85.44%。 01 三重協(xié)同機制驅(qū)動性能躍升 該策略通過材料、界面與器件結(jié)構(gòu)的協(xié)同優(yōu)化實現(xiàn)效率突破： 材料創(chuàng)新：采用反應(yīng)等離子體沉積（RPD）技術(shù)在室溫下制備CdO:Sm薄膜，其電阻率低至1.21×10?? Ω·cm，較傳統(tǒng)透明導(dǎo)電氧化物（如ITO）降低一個數(shù)量級，為高效載流子傳輸提供基礎(chǔ)。 界面優(yōu)化：薄膜與硅基底形成原子級平整接觸，接觸電阻銳減至0.3 mΩ·cm2，顯著抑制界面復(fù)合損失。 器件工程：經(jīng)330.15 cm2組件級結(jié)構(gòu)優(yōu)化，電池轉(zhuǎn)換效率達25.27%（第三方認(rèn)證編號：XXX-2024），串聯(lián)電阻較基線方案降低42%，開路電壓損失減少15 mV，實現(xiàn)效率與穩(wěn)定性的雙重提升。 02 全鏈條創(chuàng)新：材料-工藝-器件突破 成果的創(chuàng)新性貫穿光伏技術(shù)全流程： 材料設(shè)計：CdO:Sm薄膜通過梯度摻雜實現(xiàn)載流子濃度（3.2×102? cm?3）與遷移率（120 cm2/V·s）的協(xié)同優(yōu)化，突破導(dǎo)電性與透光性的矛盾。 工藝革新：RPD技術(shù)低溫沉積特性（<100℃）兼容柔性基底加工，降低生產(chǎn)成本并拓展應(yīng)用場景。 器件深化：Sm3?離子的深能級鈍化效應(yīng)將界面復(fù)合速率降至103 cm?2s?1以下，為無銦化SHJ電池提供關(guān)鍵技術(shù)路徑。 03 跨界應(yīng)用潛力：賦能下一代光伏技術(shù) CdO:Sm薄膜的優(yōu)異特性展現(xiàn)跨領(lǐng)域價值： 透光與功函數(shù)可調(diào)性：薄膜透光率>90%，功函數(shù)范圍4.7-5.3 eV，可精準(zhǔn)匹配鈣鈦礦/晶硅疊層電池、有機光伏器件的能級需求。 疊層電池兼容性：低溫制備工藝與高導(dǎo)電性使其成為疊層技術(shù)中理想的中間連接層材料，有望推動效率突破30%。 產(chǎn)業(yè)化前景：該技術(shù)通過降低貴金屬依賴（無銦）與簡化工藝流程，為光伏降本提供新思路，加速新一代技術(shù)從實驗室到規(guī)?；a(chǎn)的轉(zhuǎn)化。
文獻信息 Fill Factor Exceeding 85% Indium-free Solar Cells Based on Cadmium Oxides Qiaojiao Zou、Qi Wang、Yu Zhao、Gangqiang Dong、Cao Yu、Xiaona Du、Biao Shi、Ying Zhao、Xiaodan Zhang https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.5c01646
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