鈣鈦礦太陽能電池是一種新型的清潔能源技術(shù)，具有低成本、高效率、環(huán)保等優(yōu)點，被認為是未來光伏發(fā)電的重要發(fā)展方向。然而，目前鈣鈦礦太陽能電池的發(fā)展仍面臨諸多挑戰(zhàn)，如穩(wěn)定性差、容量低等問題。
7月27日，南京航空航天大學傳來好消息，中國科學院院士、南京航空航天大學教授郭萬林團隊成功研發(fā)出一種新型的基于氣相的鈣鈦礦處理方法，制備出光電轉(zhuǎn)化效率超過18%,面積超過200平方厘米的鈣鈦礦太陽能電池。這一突破性成果不僅刷新了世界紀錄，更為鈣鈦礦太陽能電池的應(yīng)用提供了新的策略。
據(jù)悉，這種鈣鈦礦太陽能電池采用了全新的基于氣相的鈣鈦礦處理方法，具有高穩(wěn)定性和高效率。在實際應(yīng)用中，該電池可以持續(xù)運行壽命超過4萬小時，等效戶外運行壽命超25年。這一成果的取得，標志著我國在鈣鈦礦太陽能電池領(lǐng)域取得了重要突破，為未來鈣鈦礦太陽能電池的廣泛應(yīng)用奠定了堅實基礎(chǔ)。相關(guān)論文近日刊發(fā)于國際學術(shù)期刊《科學》。
新方法突破了以往液相法難以均勻制備大面積鈣鈦礦電池器件的局限，顯著提升了鈣鈦礦電池的效率和穩(wěn)定性。論文的第一作者、南京航空航天大學教授趙曉明解釋說：“基于液相的鈣鈦礦電池處理方法，雖然能顯著提升小面積電池器件的效率和穩(wěn)定性，但在制備大面積鈣鈦礦太陽能電池時，鈍化劑和鈣鈦礦薄膜反應(yīng)速度不均，導致薄膜鈍化效果不佳。”
如何在保持較高光電轉(zhuǎn)化效率的前提下，得到大面積長效穩(wěn)定的鈣鈦礦太陽能電池，便成為重大技術(shù)挑戰(zhàn)。此次研究中，郭萬林團隊開創(chuàng)性地采用了一種全新的基于氣相的處理方法——氣相氟蒸汽處理方法。
“氣相氟化處理讓氟化氫在空氣中均勻地分布，與鈣鈦礦薄膜進行反應(yīng)，形成穩(wěn)固的化學鍵，抑制薄膜缺陷的形成，并錨定薄膜表面附近的陰離子?！惫f林介紹，與傳統(tǒng)的液相處理方法相比，氟蒸汽處理讓鈣鈦礦薄膜更均勻地被鈍化，從而使薄膜大面積均勻地展現(xiàn)出長的光致發(fā)光壽命，同時顯著減少了誘發(fā)材料降解的缺陷源。
郭萬林表示，該研究為制備滿足商業(yè)化要求的太陽能模組和器件打下了基礎(chǔ)，加快了鈣鈦礦太陽能電池從基礎(chǔ)研究到商業(yè)化應(yīng)用的進程。南京航空航天大學表示，將繼續(xù)加大對鈣鈦礦太陽能電池研究的支持力度，推動相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化進程。同時，也希望通過此次成果的發(fā)布，吸引更多企業(yè)和科研機構(gòu)參與到鈣鈦礦太陽能電池領(lǐng)域的研究與開發(fā)中來，共同推動我國清潔能源技術(shù)的發(fā)展。
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