10月15日從南京大學獲悉，由該校譚海仁教授團隊、仁爍光能（蘇州）有限公司制備的1.05平方厘米全鈣鈦礦疊層太陽能電池穩態光電轉換效率達28.2%，刷新了該尺度全鈣鈦礦疊層太陽能電池的世界紀錄，相關結果已被收錄到國際權威的《太陽能電池效率表》。研究成果14日發表于國際學術期刊《自然》。
近年來，譚海仁團隊在制備0.05平方厘米小面積全鈣鈦礦疊層太陽能電池中接連取得突破，其光電轉換效率最高已達30.1%。然而，1平方厘米以上的大面積全鈣鈦礦疊層太陽能電池的光電轉換效率仍制約著鈣鈦礦疊層電池的產業化進程。
“電池功能層成膜的不均勻，是限制大面積全鈣鈦礦疊層太陽能電池性能提升的重要因素?！闭撐墓餐谝蛔髡?、南京大學2019級直博生王玉瑞告訴科技日報記者。
對此，研究團隊在鈣鈦礦與電子傳輸層之間引入了4-氟苯乙胺氯和4-三氟甲基苯胺氯?！把芯堪l現，4-氟苯乙胺氯處理后的鈣鈦礦，表面的均勻性得到了顯著提升，而4-三氟甲基苯胺氯則可以有效增強器件的電流。”論文的共同通訊作者譚海仁表示，鑒于這些特性，團隊使用混合兩種分子的后處理溶液，開發了一種定制的二維鈣鈦礦插入層，優化鈣鈦礦器件在電子傳輸層界面處的均勻性及性能。
研究團隊進一步分析了該插入層的結構特性與作用機制，發現4-三氟甲基苯胺氯的引入，影響了4-氟苯乙胺氯生成二維鈣鈦礦的過程，并導致二維鈣鈦礦周期性的減弱。相較于其他器件，插入這種二維鈣鈦礦的大面積寬帶隙單結器件的光電轉換效率平均效率由17.5%提升至18.7%。
“我們將優化后的寬帶隙鈣鈦礦用于制備全鈣鈦礦疊層太陽能電池，其光電轉換效率與當前最佳的小面積全鈣鈦礦疊層太陽能電池的數值相當，意味著在面積擴大時沒有發生明顯的電流損失。”王玉瑞說。
經國際權威機構JET第三方認證，該團隊制備的大面積全鈣鈦礦疊層太陽能電池的穩態光電轉換效率高達28.2%。
“28.2%是目前該尺寸下全鈣鈦礦疊層太陽能電池的最高轉換效率，該研究解決了疊層電池面積放大制備過程中效率下降的關鍵技術難題，這將推動全鈣鈦礦疊層太陽能電池的產業化進程?！弊T海仁表示。
