2025 年 10 月，一道新能與澳大利亞新南威爾士大學(xué)（UNSW）光伏研究中心聯(lián)合研究效率可達(dá)40%高效電池項(xiàng)目--基于單線態(tài)分裂的多光子高效太陽(yáng)電池（Singlet Fission on Silicon，簡(jiǎn)稱(chēng)SFOS）研究取得關(guān)鍵突破，UNSW團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了性能穩(wěn)定、量子產(chǎn)率高、與硅具有良好能帶匹配的新型單線態(tài)分裂材料DPND，相關(guān)研究成果已發(fā)表于國(guó)際能源領(lǐng)域頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《ACS Energy Letters》。此次成果的發(fā)表標(biāo)志著多光子 SFOS 高效太陽(yáng)電池基礎(chǔ)研究獲得重大突破，為后續(xù)在硅上制備高效多光子SFOS 太陽(yáng)電池產(chǎn)業(yè)化奠定了重要基礎(chǔ)。

研究成果的論文封面

DPND的奧秘

當(dāng)前，傳統(tǒng)晶硅電池的效率已逼近理論極限，研發(fā)基于單線態(tài)分裂的多光子太陽(yáng)能電池，突破晶硅電池29.4%的效率極限迫在眉睫。在傳統(tǒng)的晶硅太陽(yáng)能電池中，從太陽(yáng)光吸收的每個(gè)光子只能產(chǎn)生一個(gè)激發(fā)態(tài)電子，而通過(guò)單線態(tài)分裂材料，吸收的每個(gè)光子可以生成兩個(gè)激發(fā)態(tài)電子，該電池可將能量轉(zhuǎn)換效率提升至40% 以上。

器件的多層結(jié)構(gòu)與表面形貌

但傳統(tǒng)單線態(tài)分裂材料（如并四苯）存在單線態(tài)裂變量子產(chǎn)率低、光化學(xué)穩(wěn)定性差的問(wèn)題，因此，研發(fā)新型高效穩(wěn)定的單線態(tài)分裂材料成為SFOS電池突破的關(guān)鍵所在。UNSW團(tuán)隊(duì)成功研發(fā)的二吡咯并萘啶二酮（DPND）薄膜與SnO?/PEDOT:PSS雙層鈍化結(jié)構(gòu)結(jié)合，解決了材料穩(wěn)定性和界面鈍化兩大關(guān)鍵問(wèn)題。DPND具有高的穩(wěn)定性，與硅具有良好的能帶匹配，量子產(chǎn)率超過(guò)170%，能夠?qū)崿F(xiàn)單線態(tài)分裂產(chǎn)生的多激子向硅基襯底的高效轉(zhuǎn)移。

宋博士與Ned教授簽署合作協(xié)議

校企強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合

多光子SFOS電池項(xiàng)目啟動(dòng)后，項(xiàng)目聯(lián)合負(fù)責(zé)人、新南威爾士大學(xué)光伏與可再生能源工程學(xué)院長(zhǎng)Ned Ekins-Daukes 教授多次帶領(lǐng)研究團(tuán)隊(duì)來(lái)訪一道新能中央研究院，共同探討SFOS高效電池未來(lái)產(chǎn)業(yè)化落地的支撐情況。一道新能在SFOS的底電池研發(fā)方面，無(wú)論是TOPCon5.0還是DBC3.0電池，均具有超過(guò)746mV的開(kāi)壓和27%以上的效率，不僅展現(xiàn)了一道新能在光伏技術(shù)研發(fā)上的卓越實(shí)力，更為SFOS電池的產(chǎn)業(yè)化提供了優(yōu)質(zhì)的底電池技術(shù)支撐。

Ned教授一行參觀中央研究院

Ned Ekins-Daukes 教授表示：“DPND這類(lèi)新型穩(wěn)定有機(jī)分子有望提高能量轉(zhuǎn)換效率，關(guān)鍵是我們已經(jīng)找到了一條切實(shí)可行的途徑來(lái)制造更高輸出的硅太陽(yáng)能電池，無(wú)需疊層電池的成本和復(fù)雜性，業(yè)界現(xiàn)在就可以進(jìn)行試驗(yàn)”。一道新能CTO宋登元博士表示：“DPND材料突破對(duì)推進(jìn)多光子SFOS高效電池邁向產(chǎn)業(yè)化具有重大意義，通過(guò)校企聯(lián)合創(chuàng)新，可有效釋放創(chuàng)新倍增效應(yīng)。在本項(xiàng)目中，高校的基礎(chǔ)研究能力，能夠?yàn)镾FOS研發(fā)夯實(shí)理論與材料根基，而企業(yè)的n-Si型高效技術(shù)，則可以推動(dòng)創(chuàng)新轉(zhuǎn)化到產(chǎn)業(yè)化，進(jìn)而孕育出全新產(chǎn)品”。

未來(lái)一道新能將持續(xù)深化與高校的科研合作，圍繞多光子SFOS高效電池效率提升、成本優(yōu)化等核心目標(biāo)，全力推動(dòng)該技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室成果向產(chǎn)業(yè)化落地轉(zhuǎn)化，通過(guò)技術(shù)突破為光伏產(chǎn)業(yè)的持續(xù)迭代升級(jí)注入新動(dòng)能，助力全球光伏技術(shù)向更高效率、更低成本的方向穩(wěn)步邁進(jìn)。