高品质钙钛矿吸光层构建与界面协同调控
合作区域: 国内
拟投入总金额: 1500.0万元
所属地域: 江北区
技术领域: 工程与材料科学部
技术交易金额: 万元
截止日期: 2026-04-30
登录后查看。
信息描述
研发背景:

我国光伏产业正处于转型升级的关键窗口时期。一方面,核心技术的自主可控能力亟待突破,尤其是在高效光电转换材料与器件结构方面仍依赖进口;另一方面,全球高端光伏市场竞争持续加剧,技术壁垒和成本壁垒双重叠加,迫切需要新的技术路径来实现产业跨越。在各类新型电池技术路径中,钙钛矿/硅叠层太阳能电池凭借理论效率超过40%的潜力,以及光谱互补性强、材料体系灵活、结构设计多样、制备工艺低温等特点,已成为当前国际光伏领域研究与产业化的热点方向,但其工程化、规模化发展仍面临诸多关键技术挑战。
因此,需在材料设计、成分调控、晶界钝化与界面修饰等方面系统优化,提升其环境适应性和运行可靠性。此外,在叠层器件的界面物理层面,钙钛矿与TOPCon硅电池之间仍存在较高界面态密度、能级不匹配及电荷复合严重等问题,这不仅限制了器件的开路电压和填充因子,也阻碍了实际效率的提升。叠层器件封装技术亦为当前瓶颈之一,由于钙钛矿材料对湿热、紫外等因素高度敏感,现有硅组件封装方案难以有效适配,亟需发展新型封装材料与结构体系,保障其在复杂户外环境下的长期稳定运行。

主要内容:

1、大面积钙钛矿薄膜的均匀制备成膜技术开发
基于FA/MA双阳离子钙钛矿体系,通过优化前驱液中MA/FA比例、PbBr₂添加比例及添加交联型聚合物等策略,改善薄膜形核与结晶过程,提升膜面均匀性与结晶致密度;基于喷涂与刮涂的组合制备实验,利用算法引导工艺优化,建立溶液黏度、基底温度和旋涂等参数与膜层均匀性的映射关系、进而预测最优参数组合,实现在大面积单片膜层的连续、均匀沉积;
2、钙钛矿/TOPCon太阳能电池界面中SAM层的开发及应用
设计全共轭 SAM 分子,结合实验分析,获得高性SAM层材料,实现钙钛矿价带与硅 TOPCon 费米能级的精确匹配以及高效电荷输送界面。低温下在基底表面沉积获得的SAM 溶液,通过自组装沉积工艺,实现单分子层覆盖。采用 TRPL、TPC、EIS 分别表征钝化前后载流子寿命、提取速率及界面电阻等,实现高性能界面特性。

前期研究开发基础:

宁波欧达光电有限公司自2009年成立以来,聚焦光伏设备及元器件细分领域,凭借国家级“专精特新”小巨人、高新技术企业研究开发中心等多重资质,一直深耕TOPCon电池及钙钛矿/TOPCon叠层太阳能电池技术。在核心技术储备方面,欧达光电长期承担省部级与横向合作项目,针对TOPCon电池的全钝化接触与封装材料展开深入研究。作为项目负责方,已主持开发出高效全钝化接触太阳电池及组件关键技术,并与上海交大、山东大学共同制定了钙钛矿电池IV测试国标,为钙钛矿/TOPCon界面性能评估提供了规范化方法。并创新推进了无助焊剂、高效N型钝化接触电池组件及防眩光涂釉玻璃技术,多项成果已形成专利壁垒,并成功编制《废弃晶体硅光伏组件回收利用技术要求》团体标准,为钙钛矿/硅异质结组件的绿色循环与制造成本控制奠定了制度基础。
项目团队在钙钛矿薄膜与界面工程领域亦有深厚积累。团队核心成员曾主持百兆瓦级光伏电站稳定性研究,并将功率预测与分层保护技术应用于微电网项目;在分布式光伏电站方案设计与运维管理方面拥有丰富经验,已完成多个MW级屋顶项目的全流程交付,确保叠层组件在各类实际场景的可靠性与经济性评估。
公司前期在电池互联、封装材料等方面做了大量技术攻关,研发了具有光转与阻燃功能的封装材料—通过交联方式将稀土金属光转剂与POE形成相容性较好的复合材料,实现紫外转可见光的同时仍能保持较好的透明度;预研大面积、印刷性能优良金属浆料制备及0BB栅线互联技术,在国内太阳能光伏电极及封装材料领域形成特色技术优势。此外公司当前极具市场竞争力的新一代光伏电池组件产品,具有低衰减、高双面率、低温度系数、30年线性功率输出等优点,基于TOPCon等新一代电池技术,为了满足不同应用场景功能要求,开发定制化组件,产品供应于亚非拉等“一带一路”沿线国家。

现有的生产和研发的设备:
攻关目标:

委外部分完成后,预期获得以下技术指标:获得1~2种高性能SAM材料,在织构化TOPCon上的覆盖率大于90%,SAM材料与TOPCon表面接触角≤20°,实现良好润湿性; 钙钛矿薄膜膜厚波动幅度小于30 nm;单结钙钛矿太阳能电池光电转换效率不小于23%,钙钛矿层热光稳定性测试(85 ℃光照1000小时)后,效率维持初始效率的80%以上。
总体项目完成后,预期获得以下技术指标:大面积(≥25 cm²)钙钛矿/TOPCon叠层太阳能电池封装后光电转换效率≥33.2%;湿热测试(85 ℃/85% RH,1000 h)后,组件效率衰减≤20%; 紫外老化测试后,无明显钙钛矿降解或分层现象;在–40 ℃至+85 ℃循环100次的冷热冲击测试后,组件无裂纹、翘曲或分层。

成果形式:

需按照技术难题预期达到的技术指标开展攻关工作,根据研究内容与达成情况提交年度研究报告、中期研究报告及结题研究报告。此外,新技术成果需以第三方检测报告形式呈现,发明专利需提交专利申请受理通知书或授权证书。