穩(wěn)定性媲美商業(yè)晶硅！產(chǎn)業(yè)級鈣鈦礦太陽能電池研發(fā)獲關(guān)鍵突破
來源：科技日報 時間：2025-06-20 17:19
當(dāng)前，小于0.1平方厘米的小面積金屬鹵化物鈣鈦礦太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)達到27%，與商用硅電池相當(dāng)。然而，它們的長期運行穩(wěn)定性尚未滿足光伏產(chǎn)品的要求。記者30日從南京航空航天大學(xué)獲悉，中國工程院院士、該校國際前沿科學(xué)研究院教授郭萬林和趙曉明教授等學(xué)者開發(fā)出氣相輔助表面重構(gòu)技術(shù)，抑制了產(chǎn)業(yè)級鈣鈦礦模組在戶外環(huán)境下的不可逆退化，在30厘米*30厘米的鈣鈦礦模組中首次實現(xiàn)與商用晶硅太陽能電池相當(dāng)?shù)膽敉膺\行穩(wěn)定性。成果于5月30日發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》上。
中國工程院院士、南京航空航天大學(xué)國際前沿科學(xué)研究院教授郭萬林團隊研制的30厘米*30厘米長壽命鈣鈦礦太陽能模組?？蒲袌F隊供圖
人類正面臨氣候變暖以及能源和水資源短缺的嚴峻挑戰(zhàn)。因此，探索和利用太陽光熱的新途徑，提升其利用能力，已成為確保人類生存和實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必經(jīng)之路。
“對產(chǎn)業(yè)級鈣鈦礦模組來說，其壽命遠低于商用晶硅太陽能電池，鈣鈦礦太陽能電池從實驗室走向市場仍任重道遠?！闭撐牡墓餐ㄓ嵶髡摺⒅袊こ淘涸菏抗f林說。
此次研究中，團隊開發(fā)出“氣相輔助表面重構(gòu)”技術(shù)，相較于此前的氣相氟化技術(shù)，新方法無需專用設(shè)備，僅通過氣相沉積多齒配體即可實現(xiàn)鈣鈦礦表面結(jié)構(gòu)的原位重構(gòu)，隔離缺陷富集的表面單元，實現(xiàn)離子不可逆遷移的抑制。
論文的共同通訊作者、南京航空航天大學(xué)教授趙曉明表示，這項創(chuàng)新技術(shù)不僅闡明了不可逆離子遷移是導(dǎo)致器件性能永久衰退的本質(zhì)原因，更首次在產(chǎn)業(yè)級鈣鈦礦模組上實現(xiàn)了與硅太陽能電池比肩的戶外穩(wěn)定性，同時工藝成本較前代技術(shù)大幅下降，且兼容現(xiàn)有光伏產(chǎn)線設(shè)備體系，標志著該領(lǐng)域從實驗室創(chuàng)新向產(chǎn)業(yè)化落地邁出了關(guān)鍵一步。
“經(jīng)過氣相輔助表面重構(gòu)的太陽能電池實現(xiàn)了更高的光電轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定性。0.16平方厘米單元電池和785平方厘米太陽能模組的功率轉(zhuǎn)換效率分別為25.3%和19.6%?！壁w曉明表示，從光、暗循環(huán)加速老化測試結(jié)果推算模組的預(yù)計T80壽命（效率下降至初始效率的80%所需的時間）能夠達到2478次循環(huán)，等效于25℃環(huán)境下循環(huán)運行超過6.7年，換算成戶外使用壽命可超過25年，為現(xiàn)有公開研究中最具穩(wěn)定性的鈣鈦礦模組。（金鳳）
責(zé)任編輯：沈馨蕊
