在太阳能电池领域，钙钛矿/硅叠层太阳能电池一直被视为极具潜力的下一代技术方向，它有望突破传统单结硅电池的理论效率极限。然而，在实际制备过程中，研究人员面临一个棘手的问题：在工业级金字塔绒面硅衬底上制备钙钛矿层时，金字塔尖端区域的钙钛矿薄膜往往过薄，甚至出现针孔状缺陷，导致局部电流分流，从而影响器件的整体性能和长期稳定性。
近日，中国科学院宁波材料技术与工程研究所提出了一种创新的解决方案，即金字塔尖端选择性钝化策略。研究团队以聚苯乙烯纳米球为模板，在金字塔绒面硅衬底的尖端区域精准沉积氧化铝绝缘层，有效阻断了电学分流的路径。
进一步的机理研究表明，氧化铝与自组装单分子层之间存在较弱的相互作用，这种特性使得钙钛矿材料能够直接与金字塔峰顶处的氧化铝接触。这不仅提供了更多的形核位点，还显著提升了钙钛矿薄膜的覆盖质量和均匀性。
基于这一技术突破，团队在面积约为1平方厘米的钙钛矿/硅叠层太阳能电池上实现了33.33%的转换效率，其中第三方认证效率达32.89%。与此同时，器件表现出优异的稳定性，在最大功率点连续工作1000小时后，仍能保持初始效率的90%，显示出良好的实用化前景。
在技术实现层面，研究团队采用了直径100纳米的聚苯乙烯纳米球作为模板，通过旋涂工艺使其自组装分布在金字塔的谷底和斜面区域，从而暴露出峰顶位置。随后，团队利用电子束热蒸发技术沉积了30纳米厚的氧化铝薄膜，并通过去模板工艺去除聚苯乙烯模板，最终实现了仅在金字塔尖端区域形成图案化的氧化铝钝化层。
该方法的工艺相对简单，与现有工业产线兼容性良好，无需改变硅片原有的绒面制备工艺，因此具备较好的产业化应用前景。这项研究为提升钙钛矿/硅叠层太阳能电池的性能和稳定性提供了新的技术路径，也推动了高效太阳能电池的实用化进程。
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