穩定性媲美商業晶硅！產業級鈣鈦礦太陽能電池研發獲關鍵突破
來源：科技日報 時間：2025-06-20 17:19
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換效率已經達到27%，與商用硅電池相當。然而，它們的長期運行穩定性尚未滿足光伏產品的要求。記者30日從南京航空航天大學獲悉，中國工程院院士、該校國際前沿科學研究院教授郭萬林和趙曉明教授等學者開發出氣相輔助表面重構技術，抑制了產業級鈣鈦礦模組在戶外環境下的不可逆退化，在30厘米*30厘米的鈣鈦礦模組中首次實現與商用晶硅太陽能電池相當的戶外運行穩定性。成果于5月30日發表在國際學術期刊《科學》上。
中國工程院院士、南京航空航天大學國際前沿科學研究院教授郭萬林團隊研制的30厘米*30厘米長壽命鈣鈦礦太陽能模組。科研團隊供圖
人類正面臨氣候變暖以及能源和水資源短缺的嚴峻挑戰。因此，探索和利用太陽光熱的新途徑，提升其利用能力，已成為確保人類生存和實現可持續發展的必經之路。
“對產業級鈣鈦礦模組來說，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。”論文的共同通訊作者、中國工程院院士郭萬林說。
此次研究中，團隊開發出“氣相輔助表面重構”技術，相較于此前的氣相氟化技術，新方法無需專用設備，僅通過氣相沉積多齒配體即可實現鈣鈦礦表面結構的原位重構，隔離缺陷富集的表面單元，實現離子不可逆遷移的抑制。
論文的共同通訊作者、南京航空航天大學教授趙曉明表示，這項創新技術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原因，更首次在產業級鈣鈦礦模組上實現了與硅太陽能電池比肩的戶外穩定性，同時工藝成本較前代技術大幅下降，且兼容現有光伏產線設備體系，標志著該領域從實驗室創新向產業化落地邁出了關鍵一步。
“經過氣相輔助表面重構的太陽能電池實現了更高的光電轉換效率和穩定性。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換效率分別為25.3%和19.6%。”趙曉明表示，從光、暗循環加速老化測試結果推算模組的預計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，等效于25℃環境下循環運行超過6.7年，換算成戶外使用壽命可超過25年，為現有公開研究中最具穩定性的鈣鈦礦模組。（金鳳）
責任編輯：沈馨蕊
