【產(chǎn)通社，2月28日訊】北京工業(yè)大學(xué)（Beijing University Of Technology, BJUT）官網(wǎng)消息，國(guó)際頂級(jí)學(xué)術(shù)刊物Nature Energy近日在線發(fā)表了北京工業(yè)大學(xué)材料與制造學(xué)部鄭坤研究員（固體所）與張永哲教授（新能源材料所）為共同通訊作者的最新研究成果“Identification of embedded nanotwins at c-Si/a-Si:H interface limiting the performance of high-efficiency silicon heterojunction solar cells”（DOI:https://doi.org/10.1038/s41560-020-00768-4）。北京工業(yè)大學(xué)為該文的第一完成單位和唯一通訊單位，北京工業(yè)大學(xué)博士研究生曲先林、何永才以及博士畢業(yè)生、漢能成都研發(fā)中心曲銘浩為并列第一作者。據(jù)統(tǒng)計(jì)Nature Energy創(chuàng)刊五年僅刊文499篇（包括Article和Review），目前即時(shí)影響因子已經(jīng)超過58。

在2020年9月的聯(lián)合國(guó)大會(huì)上，我國(guó)莊嚴(yán)承諾CO2排放量將分別于2030年前和2060年前達(dá)到碳峰值和碳中和，發(fā)展太陽能光伏發(fā)電等清潔、可再生能源是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的主要技術(shù)途徑之一。追逐更高的光電轉(zhuǎn)換效率是整個(gè)光伏行業(yè)降低成本、擴(kuò)大應(yīng)用的長(zhǎng)期核心任務(wù)。鑒于材料及其制備工藝技術(shù)和性能的優(yōu)勢(shì)，晶體硅（c-Si）/非晶硅（a-Si:H）異質(zhì)結(jié)（SHJ）是目前光伏發(fā)電領(lǐng)域投資熱度最高、在建產(chǎn)能最大的最新一代高效太陽能光伏電池，2020年也被認(rèn)為是SHJ電池大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化“元年”。全球SHJ電池的領(lǐng)導(dǎo)者、日本Kaneka于2017年創(chuàng)造了面積151.9cm2、轉(zhuǎn)換效率25.1%的世界最高紀(jì)錄后，提升轉(zhuǎn)換效率的努力均遭受挫折。普遍認(rèn)為影響SHJ電池轉(zhuǎn)換效率的關(guān)鍵因素是c-Si/a-Si:H的界面缺陷與鈍化機(jī)制，因此，在原子尺度上精準(zhǔn)認(rèn)知和調(diào)控c-Si/a-Si:H界面結(jié)構(gòu)成為十分迫切且嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

北京工業(yè)大學(xué)材料與制造學(xué)部科研團(tuán)隊(duì)與漢能成都研發(fā)中心團(tuán)隊(duì)自2012年建立戰(zhàn)略合作協(xié)議以來，共同努力、協(xié)同創(chuàng)新，不斷取得新的突破。在該論文的研究工作中，科研人員選擇了性能指標(biāo)處于國(guó)際領(lǐng)先、轉(zhuǎn)換效率高達(dá)24.85%量產(chǎn)化的SHJ電池（M2基片，面積244.5cm2）為研究對(duì)象，采用球差校正透射電子顯微鏡觀察、理論計(jì)算分析相結(jié)合的方式，離位/原位觀察并確立了界面處的原子結(jié)構(gòu)特征以及退火導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)演變規(guī)律。針對(duì)鈍化c-Si{111}表面缺陷的a-Si:H薄膜，不僅觀察到存在其中的常規(guī)外延生長(zhǎng)現(xiàn)象，而且在2~3納米的外延層中首次發(fā)現(xiàn)作為深能級(jí)復(fù)合中心的“嵌入式納米孿晶”，造成薄膜中的應(yīng)變力場(chǎng)并導(dǎo)致較短的光生少子壽命，限制了SHJ電池的轉(zhuǎn)換效率，這是顛覆性的新認(rèn)知。過去的40多年，國(guó)內(nèi)外針對(duì)SHJ電池開展了大量研究，一個(gè)共識(shí)的觀點(diǎn)即界面處唯一存在的深能級(jí)復(fù)合中心是Si-懸掛鍵點(diǎn)缺陷。然而，該研究的最新結(jié)果表明，還存在另一個(gè)不易常規(guī)鈍化的非Si-懸掛鍵界面新缺陷——納米孿晶缺陷。

此外，基于“納米孿晶缺陷”的形核—生長(zhǎng)—終止、乃至對(duì)稱性的反轉(zhuǎn)規(guī)律，進(jìn)一步澄清了產(chǎn)生“納米孿晶缺陷”的誘導(dǎo)因素和作用機(jī)制，為業(yè)界提供了具有普適參考價(jià)值和發(fā)展指導(dǎo)意義的科學(xué)依據(jù)。在此基礎(chǔ)上產(chǎn)生的抑制“納米孿晶缺陷”新工藝降低了這類新缺陷的態(tài)密度（為原工藝的1/3左右），為量產(chǎn)化SHJ電池創(chuàng)造轉(zhuǎn)換效率新的世界最高紀(jì)錄（25.11%，由國(guó)際公認(rèn)的第三方德國(guó)ISFH認(rèn)證）奠定了基礎(chǔ)。

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