中國(guó)科學(xué)院青島生物能源與過程研究所科研人員和國(guó)內(nèi)外研究者在鈣鈦礦太陽能電池領(lǐng)域取得突破，為高效穩(wěn)定的鈣鈦礦光伏組件的商業(yè)化落地奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。近日，相關(guān)成果發(fā)表于《自然-能源》。

作為新一代光伏技術(shù)的代表，鈣鈦礦太陽能電池具備成本低廉、加工靈活等顯著優(yōu)勢(shì)，而且發(fā)電效率接近傳統(tǒng)晶硅電池。然而，鈣鈦礦太陽能電池也有致命弱點(diǎn)，其內(nèi)部界面存在缺陷，影響電流傳輸，導(dǎo)致電池易損壞，難以長(zhǎng)期穩(wěn)定工作。

為解決這一問題，研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種調(diào)控氧化錫納米顆粒表面配體作用力，在界面處自發(fā)釋放胺類配體形成二維(2D)/三維(3D)異質(zhì)結(jié)的策略。

研究團(tuán)隊(duì)依次將巰基乙酸和油胺接枝到二氧化錫納米顆粒表面，乙酸與油胺形成的強(qiáng)化學(xué)鍵確保僅在鈣鈦礦薄膜的熱退火過程中與甲脒碘陽離子發(fā)生交換，從而在鈣鈦礦薄膜底部界面處自發(fā)形成2D/3D鈣鈦礦結(jié)構(gòu)。這種位置可控的2D/3D結(jié)構(gòu)加速了鈣鈦礦相的形成，顯著提升了鈣鈦礦薄膜的結(jié)晶質(zhì)量。

研究團(tuán)隊(duì)使用這種策略進(jìn)一步制備了6×6平方厘米和10×10平方厘米的大面積鈣鈦礦光伏組件，光電轉(zhuǎn)換效率分別達(dá)到23.44%和22.22%，展現(xiàn)了卓越的工藝放大能力。

該研究對(duì)高效穩(wěn)定的鈣鈦礦光伏組件研發(fā)、鈣鈦礦光伏技術(shù)商業(yè)化應(yīng)用具有重要意義，為國(guó)家新能源產(chǎn)業(yè)建設(shè)、國(guó)家能源安全保障提供了技術(shù)支撐。