我國研發(fā)出鈣鈦礦/有機疊層太陽能電池，達目前最高光電轉化效率

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化為電能的關鍵技術，一直是清潔能源領域研究和應用的熱點。其光電轉化效率及穩(wěn)定性備受關注，也是相關科學家持續(xù)研究的重要方向之一。

研究有何重要進展

記者10月18日從中國科學院化學研究所獲悉，該所科研團隊與德國同行等合作，最近在新興疊層太陽能電池技術領域取得重要進展，成功研發(fā)出高效穩(wěn)定的鈣鈦礦/有機疊層太陽能電池，達到26.4%的光電轉化效率，是已報道的此類疊層太陽能電池的最高效率。

本次研究成果相關示意圖。中國科學院化學所/供圖

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

業(yè)內專家表示，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，將有力促進鈣鈦礦/有機疊層太陽電池的發(fā)展。

為何選擇新型疊層

研究團隊介紹說，以鈣鈦礦太陽電池和有機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，將與當前大規(guī)模商業(yè)化應用的晶硅太陽能電池應用領域互補，在眾多領域具有重要應用前景。近幾年，其能量轉化效率也得到快速提升，但鈣鈦礦太陽能電池和有機太陽能電池均存在一定的穩(wěn)定性問題。

鈣鈦礦/有機疊層太陽能電池作為一種新興的疊層太陽能電池技術而備受關注，并具有多項綜合優(yōu)勢，包括該新型疊層太陽能電池結構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。

本項研究如何進行

研究團隊對于寬帶隙鈣鈦礦表面的鈍化機制進行研究，系統(tǒng)性揭示兩種順反異構的鈍化劑分子所導致的鈣鈦礦表面結構差異，最終篩選出擁有優(yōu)勢構型的順式鈍化分子。

根據(jù)開路電壓的提升是提高鈣鈦礦/有機疊層太陽能電池效率的關鍵因素，研究團隊通過對光致發(fā)光量子產(chǎn)率和準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合大幅降低，實現(xiàn)開路電壓達到1.36伏特、光電轉化效率大于18%的寬帶隙鈣鈦礦太陽能電池。

隨后，研究團隊進一步將寬帶隙鈣鈦礦太陽能電池與有機太陽能電池結合，成功構建鈣鈦礦/有機疊層太陽能電池，并實現(xiàn)實測26.4%、經(jīng)第三方認證為25.7%的光電轉化效率。(完)

（原標題：中國研發(fā)出鈣鈦礦/有機疊層太陽能電池 達目前最高光電轉化效率）