記者從南京大學(xué)獲悉,經(jīng)國(guó)際第三方權(quán)威機(jī)構(gòu)測(cè)試,由該?,F(xiàn)代工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院譚海仁教授課題組制備的大面積全鈣鈦礦疊層光伏電池,光電轉(zhuǎn)化效率達(dá)28.2%,刷新該尺寸的世界紀(jì)錄。相關(guān)研究論文14日發(fā)表在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然》上。
據(jù)論文共同第一作者、南京大學(xué)博士生王玉瑞介紹,全鈣鈦礦是近年來(lái)鈣鈦礦光伏電池研究的前沿方向之一。理論上,全鈣鈦礦的制造成本比常見(jiàn)的晶硅材料更低,同時(shí)更輕薄、可彎曲,潛在應(yīng)用場(chǎng)景更廣。
鈣鈦礦光伏電池的初級(jí)產(chǎn)品是一層層薄膜,其中鈣鈦礦層負(fù)責(zé)吸收陽(yáng)光,產(chǎn)生“電子-空穴對(duì)”,電子傳輸層和空穴傳輸層分別負(fù)責(zé)“拉走”電子和空穴,讓電子動(dòng)起來(lái),這樣就能產(chǎn)生電流。
前期研究中,課題組曾制備出0.05平方厘米的全鈣鈦礦疊層光伏電池,光電轉(zhuǎn)化效率為28%。但在嘗試擴(kuò)大電池面積時(shí),科研人員遇到了困難。
“面積擴(kuò)大20倍,電流損失明顯,光電轉(zhuǎn)化效率跌到了26.4%。”王玉瑞說(shuō)。
光電轉(zhuǎn)化效率低,課題組首先想到是薄膜不均勻?qū)е碌?。按照傳統(tǒng)思路,課題組優(yōu)化了空穴傳輸層,改進(jìn)了鈣鈦礦的結(jié)晶過(guò)程,但結(jié)果仍不盡如人意。“這說(shuō)明問(wèn)題可能出在電子傳輸層。”譚海仁說(shuō)。
經(jīng)過(guò)2年的研究,課題組開(kāi)發(fā)出一種混合兩種分子的后處理溶液,它能夠有效改善電子傳輸層的均勻性。利用這種新方法制備的電池,面積達(dá)到1.05平方厘米,實(shí)驗(yàn)中一度取得28.5%的光電轉(zhuǎn)化效率,且電流沒(méi)有發(fā)生明顯損失。后經(jīng)國(guó)際權(quán)威機(jī)構(gòu)JET認(rèn)證,新電池的穩(wěn)態(tài)效率以28.2%的數(shù)值記錄下來(lái),目前仍為該尺寸的最高值,并被國(guó)際《太陽(yáng)能電池效率表》收錄。
譚海仁表示,此次取得的技術(shù)進(jìn)展,為后續(xù)制備更大面積全鈣鈦礦疊層光伏電池打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ),課題組將不斷努力,向著實(shí)用化、產(chǎn)業(yè)化的方向穩(wěn)步推進(jìn)。
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