記者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(wěn)態(tài)光電轉(zhuǎn)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(jié)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(fā)表於國際學術期刊《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(zhuǎn)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(zhuǎn)換效率仍制約著鈣鈦礦疊層電池的產(chǎn)業(yè)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谝蛔髡摺⒛暇┐髮W2019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。“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器件的電流?！闭撐牡墓餐ㄓ嵶髡咦T海仁表示，鑒於這些特性，團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。

研究團隊進一步分析了該插入層的結(jié)構特性與作用機制，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，並導致二維鈣鈦礦周期性的減弱。相較於其他器件，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於制備全鈣鈦礦疊層太陽能電池，其光電轉(zhuǎn)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(shù)值相當，意味著在面積擴大時沒有發(fā)生明顯的電流損失?！蓖跤袢鹫f。

經(jīng)國際權威機構JET第三方認証，該團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鍵技術難題，這將推動全鈣鈦礦疊層太陽能電池的產(chǎn)業(yè)化進程。”譚海仁表示。

（記者金鳳）

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