太陽能是各種可再生能源中最緊張的基本能源，太陽能光伏電池是把太陽輻射能轉(zhuǎn)換成電能。太陽能電池種類繁多，晶體（單晶和多晶）硅太陽能電池已經(jīng)大規(guī)模應(yīng)用，我國是全球最大的晶體硅太陽能電池制造和供給商，因為大多數(shù)的原材料和設(shè)備國產(chǎn)化，硅太陽能電池發(fā)電的成本一向在降落，與煤發(fā)電的成本有可比性。值得關(guān)注的是目前只有制備硅太陽能電池正面銀柵線的銀漿材料還被國外企業(yè)壟斷，導(dǎo)致銀漿占硅太陽能電池的成本一向在上升。因此深入研究硅太陽能電池的機理，開發(fā)制備能夠進步太陽能電池的服從和降低生產(chǎn)成本的新型銀柵線的新技術(shù)和新材料是全球具有挑釁性的研發(fā)創(chuàng)新課題。

近日，北京大學(xué)深圳研究生院新材料學(xué)院潘鋒教授課題組將進步硅太陽能電池服從的機理研究及開發(fā)新型銀柵線的新技術(shù)和新材料作為緊張的研究方向，并作為所承擔(dān)的廣東省創(chuàng)新團隊龐大項目的核心義務(wù)之一。在進步硅太陽能電池服從的機理方面，研究團隊是國際上首次行使原子力顯微鏡的開爾文探針（Kelvin probe force microscope,KPFM）對晶體硅太陽能電池不同界面之間的外觀電勢進行探測，發(fā)現(xiàn)了不同界面之間的外觀電勢轉(zhuǎn)變與晶體硅太陽能電池轉(zhuǎn)換服從之間的關(guān)系。這一發(fā)現(xiàn)使得團隊對晶體硅太陽能電池的工作原理有了更深刻的熟悉，對改善晶體硅太陽能電池性能、提拔太陽能轉(zhuǎn)換服從提供了緊張的理論依據(jù)。相干研究成果近期發(fā)表在國際能源材料領(lǐng)域頂級期刊Nano Energy（Nano Energy 36（2017）303-312，影響因子IF=11.6）。該工作由潘鋒教授引導(dǎo)，2014級碩士生陳勇吉和博士后張明建共同完成。

樣品制備以及開爾文探針力顯微鏡工作示意圖

不同界面之間外觀電勢轉(zhuǎn)變

玻璃粉作為制備硅太陽能電池銀漿材料的緊張成分，在其中起著刻蝕減反層氮化硅的作用，玻璃粉的成分直接關(guān)系著電池性能的好壞，傳統(tǒng)含鉛玻璃粉在高溫?zé)Y(jié)過程中，首先氧化鉛與氮化硅發(fā)生刻蝕反應(yīng)，隨著溫度進一步升高，柵線中的銀開始氧化消融到玻璃熔體中進一步與氮化硅反應(yīng)，反應(yīng)還原出大量納米顆粒在銀/硅界面的玻璃層中。銀納米顆粒的密集程度直接影響著電池的性能。為了改善銀/硅接觸，使得在界面玻璃層中能夠得到更加密集的銀納米顆粒，新型玻璃粉的開發(fā)顯得尤為緊張。近日，潘鋒教授課題組在玻璃粉的研制方面取得了緊張進展，開發(fā)取得了一種新型的摻銀玻璃粉，形成了中國在這個領(lǐng)域的自立的知識產(chǎn)權(quán)。該玻璃粉與傳統(tǒng)玻璃粉相比有著更加低的玻璃化變化點，有利于晶體硅電池的低溫?zé)Y(jié)；同時行使摻銀玻璃粉，有著更加密集的銀納米顆粒在銀/硅界面玻璃層中，使得電池的接觸電阻大幅減小，服從進一步得到提拔。相干研究成果近期發(fā)表在國際聞名期刊Chemical Communications（Nature Index的雜志之一，影響因子IF=6.567）發(fā)表（DOI：10.1039/C7CC02838E），并申請了相干的發(fā)明專利。該工作由潘鋒教授引導(dǎo)，2014級碩士研究生袁升完成。

傳統(tǒng)玻璃粉與新型摻銀玻璃粉在晶體硅電池?zé)Y(jié)過程中的示意圖

該工作得到了廣東省創(chuàng)新團隊、深圳孔雀計劃等專項基金的共同支撐。

相干鏈接：

1. Yong-Ji Chen, Ming-Jian Zhang, Sheng Yuan, Yang Qiu, Xing-Bo Wang, Xing Jiang, Zhou Gao, Yuan Lin, Feng Pan*. Insight into interfaces and junction of polycrystalline silicon solar cells by kelvin probe force microscopy, Nano Energy 36 (2017):303-312.

2. Sheng Yuan, Yongji Chen, Zongwei Mei, Ming-Jian Zhang, Zhou Gao, Xingbo Wang, Xing Jiang and Feng Pan*, Novel Ag-doped glass frits for high-efficiency crystalline silicon solar cells, Chem. Commun.?

編輯：山石

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