原標(biāo)題：我團(tuán)隊刷新全鈣鈦礦疊層太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率世界紀(jì)錄
記者10月15日從南京大學(xué)獲悉，由該校譚海仁教授團(tuán)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(wěn)態(tài)光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)28.2%，刷新了該尺度全鈣鈦礦疊層太陽能電池的世界紀(jì)錄，相關(guān)結(jié)果已被收錄到國際權(quán)威的《太陽能電池效率表》。研究成果14日發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊《自然》。
近年來，譚海仁團(tuán)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(zhuǎn)換效率最高已達(dá)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(zhuǎn)換效率仍制約著鈣鈦礦疊層電池的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)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。”論文共同第一作者、南京大學(xué)2019級直博生王玉瑞告訴科技日報記者。
對此，研究團(tuán)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。“研究發(fā)現(xiàn)，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(qiáng)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(tuán)隊使用混合兩種分子的后處理溶液，開發(fā)了一種定制的二維鈣鈦礦插入層，優(yōu)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(tuán)隊進(jìn)一步分析了該插入層的結(jié)構(gòu)特性與作用機(jī)制，發(fā)現(xiàn)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(dǎo)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(jié)器件的光電轉(zhuǎn)換效率平均效率由17.5%提升至18.7%。
“我們將優(yōu)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(zhuǎn)換效率與當(dāng)前最佳的小面積全鈣鈦礦疊層太陽能電池的數(shù)值相當(dāng)，意味著在面積擴(kuò)大時沒有發(fā)生明顯的電流損失。”王玉瑞說。
經(jīng)國際權(quán)威機(jī)構(gòu)JET第三方認(rèn)證，該團(tuán)隊制備的大面積全鈣鈦礦疊層太陽能電池的穩(wěn)態(tài)光電轉(zhuǎn)換效率高達(dá)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(zhuǎn)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(guān)鍵技術(shù)難題，這將推動全鈣鈦礦疊層太陽能電池的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。”譚海仁表示。
（記者金鳳）