2024-10-15 18:19
记者从南京大学获悉，经国际第三方权威机构测试，由该校现代工程与应用科学学院谭海仁教授课题组制备的大面积全钙钛矿叠层光伏电池，光电转化效率达28.2%，刷新该尺寸的世界纪录。相关研究论文14日发表在国际学术期刊《自然》上。
据论文共同第一作者、南京大学博士生王玉瑞介绍，全钙钛矿是近年来钙钛矿光伏电池研究的前沿方向之一。理论上，全钙钛矿的制造成本比常见的晶硅材料更低，同时更轻薄、可弯曲，潜在应用场景更广。
钙钛矿光伏电池的初级产品是一层层薄膜，其中钙钛矿层负责吸收阳光，产生“电子-空穴对”，电子传输层和空穴传输层分别负责“拉走”电子和空穴，让电子动起来，这样就能产生电流。
前期研究中，课题组曾制备出0.05平方厘米的全钙钛矿叠层光伏电池，光电转化效率为28%。但在尝试扩大电池面积时，科研人员遇到了困难。
“面积扩大20倍，电流损失明显，光电转化效率跌到了26.4%。”王玉瑞说。
光电转化效率低，课题组首先想到是薄膜不均匀导致的。按照传统思路，课题组优化了空穴传输层，改进了钙钛矿的结晶过程，但结果仍不尽如人意。“这说明问题可能出在电子传输层。”谭海仁说。
经过2年的研究，课题组开发出一种混合两种分子的后处理溶液，它能够有效改善电子传输层的均匀性。利用这种新方法制备的电池，面积达到1.05平方厘米，实验中一度取得28.5%的光电转化效率，且电流没有发生明显损失。后经国际权威机构JET认证，新电池的稳态效率以28.2%的数值记录下来，目前仍为该尺寸的最高值，并被国际《太阳能电池效率表》收录。
谭海仁表示，此次取得的技术进展，为后续制备更大面积全钙钛矿叠层光伏电池打下了坚实基础，课题组将不断努力，向着实用化、产业化的方向稳步推进。
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