當前，小于0.1平方厘米的小面積金屬鹵化物鈣鈦礦太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)達到27%，與商用硅電池相當。然而，其長期運行穩(wěn)定性尚未滿足光伏產(chǎn)品的要求。記者5月30日從南京航空航天大學獲悉，該校國際前沿科學研究院教授郭萬林和趙曉明教授團隊，開發(fā)出氣相輔助表面重構(gòu)技術(shù)，抑制了產(chǎn)業(yè)級鈣鈦礦模組在戶外環(huán)境下的不可逆退化，在30厘米×30厘米的鈣鈦礦模組中首次實現(xiàn)與商用晶硅太陽能電池相當?shù)膽敉膺\行穩(wěn)定性。相關(guān)成果5月30日發(fā)表于國際學術(shù)期刊《科學》。
人類正面臨氣候變暖以及能源和水資源短缺的嚴峻挑戰(zhàn)。因此，探索利用太陽光熱的新途徑，已成為確保人類生存和實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必經(jīng)之路。
“對產(chǎn)業(yè)級鈣鈦礦模組來說，其壽命遠低于商用晶硅太陽能電池，鈣鈦礦太陽能電池從實驗室走向市場仍任重道遠。”論文共同通訊作者、中國科學院院士郭萬林說。
此次研發(fā)出的“氣相輔助表面重構(gòu)”技術(shù)，相較于此前的氣相氟化技術(shù)，無需專用設(shè)備，僅通過氣相沉積多齒配體即可實現(xiàn)鈣鈦礦表面結(jié)構(gòu)的原位重構(gòu)，隔離缺陷富集的表面單元，實現(xiàn)離子不可逆遷移的抑制。
論文共同通訊作者趙曉明表示，這項創(chuàng)新技術(shù)不僅闡明了不可逆離子遷移是導致器件性能永久衰退的本質(zhì)原因，更首次在產(chǎn)業(yè)級鈣鈦礦模組上實現(xiàn)了與硅太陽能電池比肩的戶外穩(wěn)定性。同時，工藝成本較前代技術(shù)大幅下降，且兼容現(xiàn)有光伏產(chǎn)線設(shè)備體系，標志著該領(lǐng)域從實驗室創(chuàng)新向產(chǎn)業(yè)化落地邁出了關(guān)鍵一步。
“經(jīng)過氣相輔助表面重構(gòu)的太陽能電池，實現(xiàn)了更高的光電轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定性。0.16平方厘米單元電池和785平方厘米太陽能模組的功率轉(zhuǎn)換效率分別為25.3%和19.6%。”趙曉明介紹，從光、暗循環(huán)加速老化測試結(jié)果推算，模組的預計T80壽命（效率下降至初始效率的80%所需的時間）能夠達到2478次循環(huán)，等效于25℃環(huán)境下循環(huán)運行超過6.7年，換算成戶外使用壽命可超過25年，為現(xiàn)有公開研究中最具穩(wěn)定性的鈣鈦礦模組。
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