針對鈣鈦礦太陽能電池高溫工作條件下運行穩(wěn)定性差這一領域難題，南開大學化學學院教授袁明鑒與加拿大多倫多大學教授Edward H. Sargent合作展開深入研究，成功制備出兼具高能量轉換效率與高運行穩(wěn)定性的鈣鈦礦太陽能電池器件，標志新一代光伏技術取得重大突破。
9月30日晚,《自然》雜志以“兼具高效熱穩(wěn)定性的甲脒銫組分鈣鈦礦太陽能電池”為題，發(fā)表此項研究成果。
鈣鈦礦是一類具有獨特晶體結構的材料，廣泛應用于新型太陽能電池等半導體器件。鈣鈦礦太陽能電池作為第三代光伏技術，曾被《科學》雜志評為2013年十大突破之一，也是目前全球脫碳浪潮下最有前景實現能源綠色轉型的光伏技術之一。其獨特的柔性兼容性與大面積制備潛力，為光伏、物聯網、新能源汽車乃至航天航空等領域帶來前所未有的機遇。
這種新型太陽能電池的穩(wěn)定性一直是限制其大規(guī)模商業(yè)應用的關鍵因素。鈣鈦礦材料作為電池的吸光層，其穩(wěn)定性受外界環(huán)境因素影響顯著。目前，高性能鈣鈦礦太陽能電池在制備過程中往往需要依賴易揮發(fā)的有機胺鹽添加劑來穩(wěn)定物相并調控結晶。然而，這種添加劑在高溫條件下極易分解，引發(fā)鈣鈦礦薄膜化學組分失衡，進而顯著降低電池在高溫工況下的運行穩(wěn)定性。
針對這一難題，袁明鑒帶領研究團隊結合理論預測，發(fā)展了一種具有更高熱穩(wěn)定性的合金鈣鈦礦制備策略，該策略徹底解決FACsPbI3鈣鈦礦薄膜組分不均一的問題。利用該策略制備的FACsPbI3鈣鈦礦太陽能電池器件，展現出世界一流的能量轉換效率與高溫工況穩(wěn)定性。
“此項研究不僅為鈣鈦礦太陽能電池的穩(wěn)定性提升奠定堅實的技術基礎，也為光伏技術的進一步實用化和商業(yè)化開辟廣闊前景，對推動全球能源結構的綠色轉型具有深遠意義。”袁明鑒說。
袁明鑒表示，目前研究團隊正通過校企合作，積極推進符合產業(yè)化需求的高性能鈣鈦礦太陽能電池模組的研發(fā)，力求盡快推動研究成果的實際應用與產業(yè)化落地。(記者張建新、栗雅婷)
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