針對鈣鈦礦太陽能電池在高溫工作條件下穩(wěn)定性差這一領域難題，新華社于近日發(fā)布關于南開大學化學學院袁明鑒教授課題組開展國際高水平合作研究的最新資訊，資訊指出該研究團隊已經(jīng)成功制備出兼具高運行穩(wěn)定性和高轉(zhuǎn)換效率的鈣鈦礦太陽能電池器件，該項研究也標志著鈣鈦礦太陽能電池這一新一代光伏技術(shù)取得了重要突破。
結(jié)晶路徑轉(zhuǎn)變策略實現(xiàn)高效率高溫工況穩(wěn)定鈣鈦礦太陽能電池 圖源：公開網(wǎng)絡
該研究結(jié)果已于9.30日晚發(fā)布于自然雜志，標題為“兼具高效熱穩(wěn)定性的甲脒銫組分鈣鈦礦太陽能電池”。
研究團隊協(xié)同探究材料關鍵難題 圖源：公開網(wǎng)絡
對于甲脒銫鉛碘鈣鈦礦太陽能電池來說，鈣鈦礦與傳輸層界面的銫離子累積會導致設備性能下降并限制其長期穩(wěn)定性。研究團隊通過原位掠入射廣角X射線散射（GIWAXS）和密度泛函理論（DFT）計算，研究了薄膜的晶化動態(tài)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，鈣鈦礦表面存在顯著的銫離子累積，導致了價帶偏移，進而造成接觸損失。
針對這一難題，袁明鑒帶領研究團隊結(jié)合理論預測，通過表面配位醋酸鹽的中間相輔助晶化路徑，制備出無需添加氯化甲胺的甲脒銫鉛碘高質(zhì)量薄膜。結(jié)果表明，電池獲得了26.64%的認證光電轉(zhuǎn)換效率（PCE），并在嚴苛條件下運行超過2000小時后，保持了初始性能的95%以上。
“此項研究不僅為鈣鈦礦太陽能電池的穩(wěn)定性提升奠定了堅實的技術(shù)基礎，也為光伏技術(shù)的進一步實用化和商業(yè)化開辟了廣闊前景，對推動全球能源結(jié)構(gòu)的綠色轉(zhuǎn)型具有深遠意義。” 袁明鑒說。
袁明鑒表示，目前研究團隊正通過校企合作，積極推進符合產(chǎn)業(yè)化需求的高性能鈣鈦礦太陽能電池模組的研發(fā)，力求盡快推動研究成果的實際應用與產(chǎn)業(yè)化落地。
據(jù)了解，目前全球多項鈣鈦礦紀錄由南京大學和仁爍光能共同保持。根據(jù)中國光伏行業(yè)協(xié)會CPIA披露，鈣鈦礦-鈣鈦礦疊層電池的世界最高紀錄效率為29.1%，由南京大學和仁爍光能（NanjingU/Renshine）保持；鈣鈦礦-鈣鈦礦疊層大面積電池的世界最高紀錄效率為28.2%，由南京大學和仁爍光能保持；鈣鈦礦-鈣鈦礦疊層微型組件的世界最高紀錄效率為24.5%，也由南京大學和仁爍光能保持。
近期，鈣鈦礦領域熱度依舊不減。9月10日，面板龍頭京東方鈣鈦礦光伏電池中試線設備搬入儀式舉行，計劃建設周期三個月。9月25日，由深圳巴士集團與協(xié)鑫集團聯(lián)手打造的大灣區(qū)首個鈣鈦礦綜合能源管理示范站正式投入運行。9月27日，協(xié)鑫攜手蘇州、昆山、吳江三地政府共同發(fā)起并組建的總規(guī)模為100億元鈣鈦礦產(chǎn)業(yè)基金和30億元鈣鈦礦裝備產(chǎn)業(yè)基金。
