重大成果 | 多光子SFOS 高效太阳电池研究获突破

2025 年 10 月，一道新能与澳大利亚新南威尔士大学（UNSW）光伏研究中心联合研究效率可达40%高效电池项目--基于单线态分裂的多光子高效太阳电池（Singlet Fission on Silicon，简称SFOS）研究取得关键突破，UNSW团队发现了性能稳定、量子产率高、与硅具有良好能带匹配的新型单线态分裂材料DPND，相关研究成果已发表于国际能源领域顶级学术期刊《ACS Energy Letters》。此次成果的发表标志着多光子 SFOS 高效太阳电池基础研究获得重大突破，为后续在硅上制备高效多光子SFOS 太阳电池产业化奠定了重要基础。

研究成果的论文封面

DPND的奥秘

当前，传统晶硅电池的效率已逼近理论极限，研发基于单线态分裂的多光子太阳能电池，突破晶硅电池29.4%的效率极限迫在眉睫。在传统的晶硅太阳能电池中，从太阳光吸收的每个光子只能产生一个激发态电子，而通过单线态分裂材料，吸收的每个光子可以生成两个激发态电子，该电池可将能量转换效率提升至40% 以上。

器件的多层结构与表面形貌

但传统单线态分裂材料（如并四苯）存在单线态裂变量子产率低、光化学稳定性差的问题，因此，研发新型高效稳定的单线态分裂材料成为SFOS电池突破的关键所在。UNSW团队成功研发的二吡咯并萘啶二酮（DPND）薄膜与SnOₓ/PEDOT:PSS双层钝化结构结合，解决了材料稳定性和界面钝化两大关键问题。DPND具有高的稳定性，与硅具有良好的能带匹配，量子产率超过170%，能够实现单线态分裂产生的多激子向硅基衬底的高效转移。

宋博士与Ned教授签署合作协议

校企强强联合

多光子SFOS电池项目启动后，项目联合负责人、新南威尔士大学光伏与可再生能源工程学院长Ned Ekins-Daukes 教授多次带领研究团队来访一道新能中央研究院，共同探讨SFOS高效电池未来产业化落地的支撑情况。一道新能在SFOS的底电池研发方面，无论是TOPCon5.0还是DBC3.0电池，均具有超过746mV的开压和27%以上的效率，不仅展现了一道新能在光伏技术研发上的卓越实力，更为SFOS电池的产业化提供了优质的底电池技术支撑。

Ned教授一行参观中央研究院

Ned Ekins-Daukes 教授表示：“DPND这类新型稳定有机分子有望提高能量转换效率，关键是我们已经找到了一条切实可行的途径来制造更高输出的硅太阳能电池，无需叠层电池的成本和复杂性，业界现在就可以进行试验”。一道新能CTO宋登元博士表示：“DPND材料突破对推进多光子SFOS高效电池迈向产业化具有重大意义，通过校企联合创新，可有效释放创新倍增效应。在本项目中，高校的基础研究能力，能够为SFOS研发夯实理论与材料根基，而企业的n-Si型高效技术，则可以推动创新转化到产业化，进而孕育出全新产品”。

未来一道新能将持续深化与高校的科研合作，围绕多光子SFOS高效电池效率提升、成本优化等核心目标，全力推动该技术从实验室成果向产业化落地转化，通过技术突破为光伏产业的持续迭代升级注入新动能，助力全球光伏技术向更高效率、更低成本的方向稳步迈进。