近日，一道新能攜手河北大學(xué)首次研發(fā)成功高效高穩(wěn)定的硅基碳納米管新型太陽電池，命名為CNT:PSS/Si，研究成果《Efficient and Stable Hole-Transport Material for Solar Cells: from PEDOT:PSS to Carbon Nanotubes:PSS》發(fā)表于國際能源領(lǐng)域最具影響力的頂級學(xué)術(shù)期刊《ACS Energy Letters》（該期刊影響因子19.3）。CNT:PSS/Si電池具有制備溫度低、工藝簡單、效率高、成本低的特點(diǎn)，同時(shí)CNT:PSS鈍化接觸材料可廣泛應(yīng)用于新型太陽電池、鈣鈦礦以及鈣鈦礦/Si疊層光伏電池的效率提升，為新型太陽電池的研發(fā)提供了全新的材料選擇、技術(shù)路徑與研究思路。

論文首頁

揭秘新電池

現(xiàn)有晶硅電池已接近理論效率極限，新型電池結(jié)構(gòu)的研發(fā)與應(yīng)用對支撐我國光伏產(chǎn)業(yè)持續(xù)國際領(lǐng)先與產(chǎn)業(yè)化升級迫在眉睫。碳納米管是一種由單層或多層石墨烯卷曲而成的一維納米材料，具有許多獨(dú)特的物理和化學(xué)性質(zhì)。該研究通過創(chuàng)新性設(shè)計(jì)，將高導(dǎo)電性與光學(xué)特性優(yōu)異的碳納米管（CNT）與苯乙烯磺酸（PSS）的鈍化特性相結(jié)合，首次以碳納米管為基礎(chǔ)，成功研發(fā)出非摻雜的高效穩(wěn)定空穴傳輸材料 CNT:PSS。該材料具有5.63 eV高功函數(shù)，并與晶體硅表面能夠形成了全面積鈍化接觸，實(shí)現(xiàn)了 “鈍化-導(dǎo)電” 功能一體化。同時(shí)，高功函數(shù)形成了強(qiáng)大的背面電場，增加了空穴的提取并抑制了電子傳輸，這些特性共同構(gòu)成了優(yōu)異的空穴選擇性傳輸層材料。研發(fā)團(tuán)隊(duì)利用單晶硅為襯底，在表面涂敷CNT:PSS薄膜，從而研發(fā)成功CNT:PSS/Si高效電池，效率超過23.3%，計(jì)算仿真表明該電池具有達(dá)到29%效率的潛力。

晶硅CNT:PSS/Si電池結(jié)構(gòu)

產(chǎn)研協(xié)同 

該項(xiàng)研究依托一道新能與河北大學(xué)聯(lián)合成立的“光伏創(chuàng)新研究中心”，研究團(tuán)隊(duì)通過產(chǎn)學(xué)研深度協(xié)同機(jī)制，集成一道新能在 N 型光伏電池研發(fā)領(lǐng)域的深厚積累，以及河北大學(xué)在鈍化機(jī)理研究方面的頂尖優(yōu)勢，圍繞光伏產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵核心技術(shù)與前沿共性問題開展聯(lián)合攻關(guān)。此次合作取得的成果不僅登上國際頂級期刊，更將為未來新型電池的研發(fā)及效率突破提供有力支撐。

劉勇董事長（右）與郭鍵書記為中心揭牌

再接再厲

一道新能CTO宋登元博士表示，上述聯(lián)合研究模式既實(shí)現(xiàn)了企業(yè)工程化經(jīng)驗(yàn)與高校基礎(chǔ)研究能力的精準(zhǔn)互補(bǔ)，也為光伏領(lǐng)域新技術(shù)突破提供了 “產(chǎn)學(xué)研協(xié)同” 的示范路徑。通過持續(xù)與高校的聯(lián)合研究、技術(shù)轉(zhuǎn)化與成果落地，進(jìn)一步強(qiáng)化我國在高效光伏電池技術(shù)的話語權(quán)，為全球能源技術(shù)貢獻(xiàn)“一道方案”。

聯(lián)合光伏創(chuàng)新中心負(fù)責(zé)人、博士生導(dǎo)師、河北大學(xué)陳劍輝研究員表示，產(chǎn)學(xué)研合作能夠?qū)⒏咝５幕A(chǔ)研究成果與產(chǎn)業(yè)界的工程化經(jīng)驗(yàn)深度融合。由此研發(fā)出的成果，不僅在核心科學(xué)問題上實(shí)現(xiàn)了理論創(chuàng)新，還能推進(jìn)成果產(chǎn)業(yè)化落地，為科研服務(wù)產(chǎn)業(yè)走出了一條創(chuàng)新之路。

一道新能始終以產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新為技術(shù)突破的核心路徑，通過深度鏈接全球頂尖科研資源，構(gòu)建起覆蓋基礎(chǔ)研究、應(yīng)用開發(fā)到產(chǎn)業(yè)化落地的全鏈條創(chuàng)新生態(tài)。累計(jì)在新型太陽電池技術(shù)研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化難點(diǎn)攻克上取得 50 余項(xiàng)突破性成果，不斷突破轉(zhuǎn)換效率天花板，技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國際領(lǐng)先水平，全力推動新技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室成果向產(chǎn)業(yè)化落地轉(zhuǎn)化，助力全球光伏技術(shù)向更高效率、更低成本的方向穩(wěn)步邁進(jìn)。