我國科研團隊刷新大面積全鈣鈦礦光伏組件光電轉化效率世界紀錄
記者從南京大學獲悉，該校譚海仁教授課題組研制的大面積全鈣鈦礦光伏組件取得新突破，經國際權威第三方機構測試，其穩態光電轉化效率達24.5%，刷新此類組件的世界紀錄，也為后續產業化發展打下技術基礎。相關論文2月23日發表在國際學術期刊《科學》上。
據譚海仁介紹，鈣鈦礦是新型太陽能電池的重點研發方向之一。和傳統晶硅材料相比，鈣鈦礦光伏組件更輕、更薄，具有可彎曲、半透明等良好特性，應用場景更豐富。近年來，譚海仁課題組一直致力于研究鈣鈦礦，取得小面積電池光電轉化效率28%、大面積疊層組件光電轉化效率21.7%等成果。
“疊層組件由帶隙不同的子電池堆疊而成，窄帶隙子電池能夠吸收寬帶隙子電池吸收不了的光，理論上，疊層組件的光電轉化效率應該更高，21.7%這個結果顯然不能令人滿意。”論文共同第一作者、南京大學2019級直博生高寒告訴記者，實驗室制備的小面積電池只有1平方厘米左右，而真正具有商用價值的是組件，所以必須突破大面積疊層組件的效率關。
難點在于窄帶隙鈣鈦礦薄膜的生產工藝。“窄帶隙鈣鈦礦薄膜的結晶過程太快，不好控制，大面積制備時，會出現薄膜不均勻的問題。而且鈣鈦礦的結晶過程上下不同步，容易導致薄膜的底部產生大量缺陷。”高寒說。 為了解決這個問題，譚海仁課題組在前驅體溶液中加入了甘氨酰胺鹽酸鹽，它能夠減緩鈣鈦礦的結晶速率，將薄膜的制備時間延長到原來的10倍左右，并且能自發誘導修復底部缺陷。 高寒表示，用這種辦法制造的窄帶隙鈣鈦礦薄膜，與寬帶隙鈣鈦礦薄膜結合后，所形成的疊層組件面積達20.25平方厘米。經過國際權威第三方機構測試，該組件取得24.5%的光電轉化效率，相關數據被國際《太陽能電池效率表》收錄，目前尚無同類組件打破該紀錄。 譚海仁表示，此次突破為后續發展打下了技術基礎，“我們還將不斷嘗試制備面積更大、效率更高的全鈣鈦礦光伏組件，向著產業化的目標踏實前進。”
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