刷新世界記錄！我國太陽能電池領域新突破
光伏產業網訊
發布日期：2024-10-17
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近日，南京大學現代工程與應用科學學院譚海仁教授課題組在全鈣鈦礦疊層太陽電領域取得新突破。
從南京大學獲悉，近日，南京大學現代工程與應用科學學院譚海仁教授課題組在全鈣鈦礦疊層太陽電池領域取得新突破。經國際第三方權威認證機構測試，面積為1.05 cm²的全鈣鈦礦疊層太陽電池穩態光電轉換效率高達28.2%，刷新了該尺度全鈣鈦礦疊層太陽電池的世界紀錄效率，進一步推動了全鈣鈦礦疊層太陽電池的產業化進程。相關研究成果于2024年10月14日以《Homogenized contact in all-perovskite tandems using tailored 2D perovskite》為題，發表于Nature期刊。
據悉，譚海仁教授課題組一直致力于新型全鈣鈦礦疊層電池技術的研究，近年來，團隊在小面積全鈣鈦礦疊層太陽電池中接連取得突破，先后實現24.8%（Nature energy 864, 4, 2019）、26.4%（Nature 603, 73, 2022）與28.0%（Nature 620, 994, 2023）的認證紀錄效率。然而，大面積全鈣鈦礦疊層太陽電池的光電轉換效率與小面積疊層電池仍有較大差距，制約了鈣鈦礦疊層電池的產業化進程。功能層的不均勻成膜是限制大面積全鈣鈦礦疊層電池性能提升的重要因素。目前，優化空穴傳輸層和調控鈣鈦礦體結晶是提升大面積成膜均勻性的常規策略。然而，團隊在前期實驗中發現，在充分優化空穴傳輸層和鈣鈦礦體相后，大面積器件與小面積器件之間的性能差距仍然較大，這意味著后續沉積的電子傳輸層（C??）可能為器件引入了新的不均勻性。
為了解決上述關鍵問題，研究人員在鈣鈦礦與電子傳輸層之間引入了多種插入層分子，并使用大面積光致發光圖像研究了薄膜的均勻性：表面經4-氟苯乙胺氯處理后的鈣鈦礦均勻性得到了顯著提升，而4-三氟甲基苯胺氯可以有效地增強器件的電流。最終，團隊使用混合兩種分子的后處理溶液開發了一種定制的二維鈣鈦礦插入層來優化鈣鈦礦器件在電子傳輸層界面處的均勻性及性能。
經國際權威機構JET第三方認證，由南京大學與仁爍光能團隊制備的大面積全鈣鈦礦疊層太陽電池的穩態光電轉換效率高達28.2%，為目前該尺寸下全鈣鈦礦疊層太陽電池的最高轉換效率，促進了全鈣鈦礦疊層太陽電池的產業化進程。