近日，河北大学牵头联合一道新能源、德国于利希研究中心等国内外产学研力量，在《Nature Communications》发表题为“Passivating pinholes for large-area and high-efficiency silicon solar cells with tunnel oxide passivated contact”的颠覆性研究成果。研究生张文倩、一道新能中央研究院总经理章康平博士、研究生白钰骅、张媛媛为论文第一作者，德国于利希研究中心刘岩鑫博士、河北大学伞星源研究员、一道新能CTO宋登元博士、河北大学研究员陈剑辉为通讯作者。依托学校球差电镜研究中心的顶尖技术支撑，团队首次在原子尺度发现并命名TOPCon太阳电池界面“钝化针孔（Passivating Pinholes）”新机制，解开困扰光伏领域近十年的界面工作机理谜题，为TOPCon技术产业提效提供核心科学依据，彰显了河北大学以高端科研平台攻克产业共性关键问题、深度服务光伏产业的硬核实力。
河北大学球差电镜研究中心是此次研究的核心技术支撑平台。依托国际领先的球差校正HAADF-STEM技术，结合伞星源研究员丰富的电镜研究积累，团队实现了对亚2纳米针孔结构的直接成像与精准元素分析，为“钝化针孔”的存在提供了关键的原子尺度可视化证据。团队创新建立 X-Y 取向球差校正HAADF-STEM统计方法，首次精确测得钝化型针孔典型截面尺寸1.6±0.2 nm × 1.4±0.3 nm、面密度约2×10¹² cm⁻²，刷新了业界对针孔尺度与密度的认知。此外，中心完成40组样品统计、4D-STEM三维验证、厚度依赖性EELS分析等系列严苛实验，以精准数据为研究结论提供坚实支撑，充分展现了学校高端科研平台在微观表征、精密分析领域的国际化水准，以及攻克光伏产业核心科学问题的专业能力。
此次研究的起点，是河北大学陈剑辉光伏团队提出的 “钝化针孔” 原创概念。学校以球差电镜研究中心、河北光伏技术省部共建协同创新中心为核心，构建起从理论猜想、原子尺度表征到数据验证的全链条研究体系，为原创思想的落地提供了完善的基础条件。研究过程中，学校充分发挥平台优势完成基础研究与核心表征，同时精准对接光伏产业需求，协同一道新能源在工业级产线开展对照实验，推动实验室研究与产业实际生产深度融合。基于该研究，团队在M10尺寸（333.3 cm²）工业级硅片上制备的高效电池，获德国 ISFH 认证，其效率达25.40%、开路电压达738.7 mV，实现了从实验室样品研究向行业高端产品研发的关键跨越。
河北大学始终以产业需求为导向开展科研创新，将服务光伏产业发展作为社会服务的重要方向。2024 年初，学校与一道新能源联合成立“一道新能—河北大学光伏创新中心”，搭建起“产业尖端样品+高校大型仪器平台”的协同创新桥梁，此次“钝化针孔”研究正是该合作模式的生动实践。团队通过“基础研究出思想、校内平台出数据、企业产线出样品、国际合作出验证”的全链条协同机制，不仅揭示了TOPCon电池高效工作的核心机理，更在论文中披露两步氧化法工艺窗口参数，可直接指导光伏企业产线调试，助力企业从“被动应对缺陷”转向“主动构建功能结构”，为万亿级光伏市场提供可落地的“提效钥匙”。该研究成果不仅适用于主流 TOPCon电池，更对TOPCon-BC、钙钛矿/TOPCon叠层电池等下一代光伏技术具有直接指导意义，切实将科研成果转化为产业发展动力，社会服务成效显著。
从提出原创概念到实现产业落地，此次重大突破是河北大学深化产学研协同创新、紧跟时代发展步伐的标志性成果。学校以高端科研平台为根基，打破基础研究与产业应用之间的壁垒，推动科研创新与产业需求精准对接，不仅在光伏核心技术领域实现国际领先的原创突破，更印证了高校在攻克产业“卡脖子”问题、赋能产业高质量发展中的核心作用。
未来，河北大学将持续发挥球差电镜中心等高端科研平台的支撑作用，聚焦光伏、新能源等国家战略性新兴产业发展需求，深化与产业界、国际科研机构的合作，持续攻克产业发展中的共性关键科学问题，推动更多基础研究成果向产业应用转化。学校将以更硬核的科研实力、更高效的协同创新、更扎实的社会服务，为光伏产业升级、全球能源转型贡献河大力量。
全文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-026-70511-2
媒体报道：https://news.solarbe.com/202603/17/50019739.html
https://www.pv-magazine.com/2026/03/17/discovery-of-passivating-pinholes-in-topcon-solar-cells-paves-the-way-for-higher-efficiencies/
