鈣鈦礦太陽(yáng)能電池是以鈣鈦礦型(ABX3型)晶體作為吸光層材料的電池。作為新一代太陽(yáng)能電池，鈣鈦礦太陽(yáng)能電池具有高效率、低成本、易制備等特點(diǎn)，不僅可以打破晶硅電池技術(shù)轉(zhuǎn)換效率的理論“天花板”，還可以降低光伏產(chǎn)業(yè)度電成本，被認(rèn)為是未來(lái)光伏發(fā)電的重要方向。然而，在高溫條件下，鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的運(yùn)行穩(wěn)定性一直是一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。
近日，記者從南開大學(xué)獲悉，針對(duì)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池高溫工作條件下運(yùn)行穩(wěn)定性差這一領(lǐng)域難題，南開大學(xué)化學(xué)學(xué)院教授袁明鑒帶領(lǐng)課題組開展高水平國(guó)際合作研究，成功制備出兼具高能量轉(zhuǎn)換效率與高運(yùn)行穩(wěn)定性的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池器件。這標(biāo)志著新一代光伏技術(shù)取得重大突破。該研究成果于9月30日在《自然》(Nature)雜志發(fā)布。
記者了解到，目前，高性能鈣鈦礦太陽(yáng)能電池在制備過(guò)程中需要依賴氯化甲銨添加劑來(lái)穩(wěn)定物相并調(diào)控結(jié)晶。然而，這種添加劑在高溫條件下極易分解，引發(fā)鈣鈦礦薄膜化學(xué)組分失衡，進(jìn)而顯著降低電池在高溫工況下的運(yùn)行穩(wěn)定性，成為制約高性能鈣鈦礦光伏商業(yè)化進(jìn)程的主要障礙。
針對(duì)這一難題，袁明鑒帶領(lǐng)研究團(tuán)隊(duì)首次揭示了甲脒銫組分鈣鈦礦太陽(yáng)能電池器件性能低和高溫工況穩(wěn)定性不足的關(guān)鍵因素，并基于此發(fā)展了一種具有更高熱穩(wěn)定性的合金鈣鈦礦制備策略，徹底解決了甲脒銫組分鈣鈦礦薄膜組分不均一的問(wèn)題。利用該策略制備的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池器件，展現(xiàn)出世界一流的能量轉(zhuǎn)換效率與高溫工況穩(wěn)定性。
“此項(xiàng)研究不僅為鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的穩(wěn)定性提升奠定了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)，也為光伏技術(shù)的進(jìn)一步實(shí)用化和商業(yè)化開辟了廣闊前景，對(duì)推動(dòng)全球能源結(jié)構(gòu)的綠色轉(zhuǎn)型具有深遠(yuǎn)意義?！痹麒b說(shuō)。
袁明鑒教授表示，目前他們正致力于進(jìn)一步提高鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的性能，以滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景的需求。同時(shí)，他還希望通過(guò)此次成果的發(fā)布，能夠吸引更多國(guó)內(nèi)外優(yōu)秀人才加入到鈣鈦礦太陽(yáng)能電池領(lǐng)域的研究中來(lái)，共同推動(dòng)光伏技術(shù)的進(jìn)步。
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