新方法制備出大面積長效穩定鈣鈦礦電池
來源：科技日報 時間：2024-07-29 16:23
7月27日，記者從南京航空航天大學獲悉，中國科學院院士、南京航空航天大學教授郭萬林團隊，采用全新的基于氣相的鈣鈦礦處理方法，制備出光電轉化效率超過18%、超過200平方厘米的鈣鈦礦太陽能電池。同時，該電池可以持續運行壽命超過4萬小時，等效戶外運行壽命超25年，刷新世界紀錄。這為鈣鈦礦太陽能電池走向應用提供了新策略。相關論文近日刊發于國際學術期刊《科學》。
新方法突破了以往液相法難以均勻制備大面積鈣鈦礦電池器件的局限，顯著提升了鈣鈦礦電池的效率和穩定性。論文的第一作者、南京航空航天大學教授趙曉明解釋說：“基于液相的鈣鈦礦電池處理方法，雖然能顯著提升小面積電池器件的效率和穩定性，但在制備大面積鈣鈦礦太陽能電池時，鈍化劑和鈣鈦礦薄膜反應速度不均，導致薄膜鈍化效果不佳。”
如何在保持較高光電轉化效率的前提下，得到大面積長效穩定的鈣鈦礦太陽能電池，便成為重大技術挑戰。此次研究中，郭萬林團隊開創性地采用了一種全新的基于氣相的處理方法——氣相氟蒸汽處理方法。
“氣相氟化處理讓氟化氫在空氣中均勻地分布，與鈣鈦礦薄膜進行反應，形成穩固的化學鍵，抑制薄膜缺陷的形成，并錨定薄膜表面附近的陰離子。”郭萬林介紹，與傳統的液相處理方法相比，氟蒸汽處理讓鈣鈦礦薄膜更均勻地被鈍化，從而使薄膜大面積均勻地展現出長的光致發光壽命，同時顯著減少了誘發材料降解的缺陷源。
郭萬林表示，該研究為制備滿足商業化要求的太陽能模組和器件打下了基礎，加快了鈣鈦礦太陽能電池從基礎研究到商業化應用的進程。（金鳳）
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