通过使用一种特殊的有机分子涂层覆盖太阳能电池，新一代太阳能电池板应运而生。据《德国应用化学》期刊上的研究团队称，这种涂层提高了由硅和钙钛矿制成的单片串联电池的效率，同时也降低了它们的成本，因为它们是由工业化的、微结构的、标准的硅片制成的。

在太阳能电池中，光将电子从半导体中“击出”，留下带正电的“空穴”。这两种电荷载体相互分离，可以收集为电流。串联电池的开发是为了更好地利用整个太阳光谱并提高太阳能电池的效率。

串联电池由两种不同的半导体材料制成，能够吸收不同波长的光。用于这种技术的主要候选材料是硅和钙钛矿的组合，其中硅主要吸收红光和近红外光，而钙钛矿则能非常有效地利用可见光。单片串联电池是通过在支撑体上依次涂覆两种类型的半导体材料制成的。对于钙钛矿/硅系统，这通常是通过使用区域熔炼工艺生产的具有抛光或纳米结构表面的硅晶片来实现的。然而，这些材料非常昂贵。

采用切克劳斯基工艺生产的硅晶片，其表面具有微米级金字塔状结构元件，成本更低。由于这些微观结构比光滑表面具有更低的反射性，因此能够更好地捕捉光线。然而，在这些晶片上涂覆钙钛矿会导致晶体晶格中出现许多缺陷，这些缺陷会影响电子性能。会阻碍释放电子的转移，并且电子-空穴复合过程更多地是通过不发光的过程进行的。钙钛矿层的效率和稳定性都会降低。

表面钝化取得突破

由南昌大学、苏州麦斯威尔科技有限公司、中国石油管材研究所（陕西）、香港理工大学、武汉理工大学和复旦大学（上海）组成的中国团队，在姚凯教授的带领下，现已开发出一种表面钝化策略，可以消除钙钛矿层的表面缺陷。通过动态喷涂工艺应用了一种带有三氟甲基基团（CF3-TEA）的硫代苯乙铵化合物。这形成了一层非常均匀的涂层，即使在微纹理表面上也是如此。

由于其高极性和结合能，CF3-TEA涂层非常有效地削弱了表面缺陷的影响。非辐射复合被抑制，电子能级被调整，使得界面处的电子更容易转移到太阳能电池的电子捕获层。使用CF3-TEA进行表面改性后，基于由切克劳斯基硅制成的普通织构晶片的钙钛矿/硅串联太阳能电池可以实现接近31%的极高效率，并保持长期稳定性。

参考：“用于全纹理钙钛矿/硅串联太阳能电池的表面分子工程”，作者：陈军、杨少飞、姜龙、范科、刘志良、刘文涛、李伟、黄海涛、张红、姚凯，2024年6月11日，《德国应用化学国际版》。DOI: 10.1002/anie.202407151