我國研發(fā)出鈣鈦礦/有機(jī)疊層太陽能電池，達(dá)目前最高光電轉(zhuǎn)化效率

中新網(wǎng)北京10月18日電(記者孫自法)太陽能電池作為將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的關(guān)鍵技術(shù)，一直是清潔能源領(lǐng)域研究和應(yīng)用的熱點。其光電轉(zhuǎn)化效率及穩(wěn)定性備受關(guān)注，也是相關(guān)科學(xué)家持續(xù)研究的重要方向之一。

研究有何重要進(jìn)展

記者10月18日從中國科學(xué)院化學(xué)研究所獲悉，該所科研團(tuán)隊與德國同行等合作，最近在新興疊層太陽能電池技術(shù)領(lǐng)域取得重要進(jìn)展，成功研發(fā)出高效穩(wěn)定的鈣鈦礦/有機(jī)疊層太陽能電池，達(dá)到26.4%的光電轉(zhuǎn)化效率，是已報道的此類疊層太陽能電池的最高效率。

本次研究成果相關(guān)示意圖。中國科學(xué)院化學(xué)所/供圖

這項重要研究成果由中國科學(xué)院化學(xué)研究所、北京分子科學(xué)國家研究中心李永舫/孟磊團(tuán)隊與合作單位德國波茨坦大學(xué)菲尼克斯·朗(Felix Lang)教授等共同完成，相關(guān)論文近日在國際著名學(xué)術(shù)期刊《自然》上線發(fā)表。

業(yè)內(nèi)專家表示，該成果為寬帶隙鈣鈦礦太陽能電池降低電壓損失提供了全新思路，將有力促進(jìn)鈣鈦礦/有機(jī)疊層太陽電池的發(fā)展。

為何選擇新型疊層

研究團(tuán)隊介紹說，以鈣鈦礦太陽電池和有機(jī)太陽電池為代表的新一代可溶液印刷制造的太陽能電池，具有易制備、重量輕以及可制備成柔性器件等優(yōu)點，將與當(dāng)前大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用的晶硅太陽能電池應(yīng)用領(lǐng)域互補(bǔ)，在眾多領(lǐng)域具有重要應(yīng)用前景。近幾年，其能量轉(zhuǎn)化效率也得到快速提升，但鈣鈦礦太陽能電池和有機(jī)太陽能電池均存在一定的穩(wěn)定性問題。

鈣鈦礦/有機(jī)疊層太陽能電池作為一種新興的疊層太陽能電池技術(shù)而備受關(guān)注，并具有多項綜合優(yōu)勢，包括該新型疊層太陽能電池結(jié)構(gòu)在有效提升效率的同時可以大幅提升器件穩(wěn)定性、大幅拓寬可利用太陽光譜范圍并降低能量損失、防止光降解并提升環(huán)境穩(wěn)定性等。此外，鈣鈦礦/有機(jī)疊層太陽能電池也保留了可溶液制備太陽能電池的本征優(yōu)勢。

本項研究如何進(jìn)行

研究團(tuán)隊對于寬帶隙鈣鈦礦表面的鈍化機(jī)制進(jìn)行研究，系統(tǒng)性揭示兩種順反異構(gòu)的鈍化劑分子所導(dǎo)致的鈣鈦礦表面結(jié)構(gòu)差異，最終篩選出擁有優(yōu)勢構(gòu)型的順式鈍化分子。

根據(jù)開路電壓的提升是提高鈣鈦礦/有機(jī)疊層太陽能電池效率的關(guān)鍵因素，研究團(tuán)隊通過對光致發(fā)光量子產(chǎn)率和準(zhǔn)費米能級分裂的深入研究，發(fā)現(xiàn)順式鈍化分子處理的鈣鈦礦薄膜具有更低的能量損失和更高的理論開路電壓。鈍化處理后的寬帶隙鈣鈦礦(大于1.8電子伏特)與電子傳輸層的界面復(fù)合大幅降低，實現(xiàn)開路電壓達(dá)到1.36伏特、光電轉(zhuǎn)化效率大于18%的寬帶隙鈣鈦礦太陽能電池。

隨后，研究團(tuán)隊進(jìn)一步將寬帶隙鈣鈦礦太陽能電池與有機(jī)太陽能電池結(jié)合，成功構(gòu)建鈣鈦礦/有機(jī)疊層太陽能電池，并實現(xiàn)實測26.4%、經(jīng)第三方認(rèn)證為25.7%的光電轉(zhuǎn)化效率。(完)

（原標(biāo)題：中國研發(fā)出鈣鈦礦/有機(jī)疊層太陽能電池 達(dá)目前最高光電轉(zhuǎn)化效率）