澎湃新聞?dòng)浾?秦藝逍
經(jīng)日本電氣安全和環(huán)境技術(shù)實(shí)驗(yàn)室（JET）國(guó)際權(quán)威認(rèn)證，南京大學(xué)現(xiàn)代工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院譚海仁教授科研團(tuán)隊(duì)研制的全鈣鈦礦疊層電池穩(wěn)態(tài)光電轉(zhuǎn)換效率高達(dá)28.0%，在國(guó)際上首次超越單晶硅電池的最高效率26.7%，創(chuàng)造了全球光伏發(fā)展的新的歷史。
今年1月，譚海仁團(tuán)隊(duì)將全鈣鈦礦疊層電池的轉(zhuǎn)換效率提升至26.4%，首次超越單結(jié)鈣鈦礦電池，與晶硅電池最高效率相當(dāng)。該成績(jī)被《太陽(yáng)電池世界紀(jì)錄表》收錄，相關(guān)研究成果發(fā)表于《自然》主刊。
今年5月，譚海仁團(tuán)隊(duì)與英國(guó)牛津大學(xué)團(tuán)隊(duì)通過(guò)采用涂布印刷、真空沉積等可量產(chǎn)化的制備技術(shù)，首次實(shí)現(xiàn)了大面積全鈣鈦礦疊層電池組件的制備。該組件穩(wěn)態(tài)光電轉(zhuǎn)換效率高達(dá)21.7%，是目前全球大面積鈣鈦礦電池組件的最高轉(zhuǎn)換效率。該成績(jī)被最新一期《太陽(yáng)電池世界紀(jì)錄表》收錄，相關(guān)研究成果發(fā)表于權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》。
最新太陽(yáng)能電池的世界紀(jì)錄效率表（疊層電池部分）
該項(xiàng)技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化由譚海仁于2021年底創(chuàng)立的蘇州仁爍光能公司承接。截至目前，仁爍光能團(tuán)隊(duì)共有五項(xiàng)疊層電池的世界紀(jì)錄被收錄，分別為小面積全鈣鈦礦疊層電池認(rèn)證效率28.0%、26.4%和25.6%（面積0.049cm2），大面積疊層電池認(rèn)證效率24.2%（電池面積1.04cm2）以及疊層組件認(rèn)證效率21.7%（電池面積20.25cm2）。
此外，譚海仁團(tuán)隊(duì)和吉林大學(xué)張立軍關(guān)于柔性全鈣鈦礦串聯(lián)太陽(yáng)能電池的最新研究成果于6月9日發(fā)表在《自然·能源》期刊上。該研究展示了效率為24.7%（認(rèn)證為24.4%）的柔性全鈣鈦礦串聯(lián)太陽(yáng)能電池，其性能優(yōu)于所有類(lèi)型的柔性薄膜太陽(yáng)能電池。
輕型柔性鈣鈦礦太陽(yáng)能電池有望用于構(gòu)建集成光伏、可穿戴電子設(shè)備、便攜式能源系統(tǒng)和航空航天應(yīng)用。然而，此類(lèi)電池的最高認(rèn)證效率為19.9%，落后于剛性同類(lèi)產(chǎn)品（最高25.7%），這主要是由于頂部與鈣鈦礦的電荷選擇性接觸處有缺陷的界面。
研究人員使用基于咔唑核和膦酸錨定基團(tuán)的兩種空穴選擇性分子的混合物，形成具有低溫處理的NiO納米晶體薄膜的自組裝單層和橋接鈣鈦礦，空穴選擇性接觸減輕了界面復(fù)合并促進(jìn)了空穴提取。且分子橋接界面使柔性全鈣鈦礦串聯(lián)太陽(yáng)能電池具有顯著的彎曲耐久性，該電池在半徑為15mm的10000次彎曲循環(huán)后仍保持其初始性能。
具有分子橋接空穴選擇性接觸的柔性 WBG PSC 的光伏性能
所謂鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，是一種采用具有鈣鈦礦晶體結(jié)構(gòu)的有機(jī)無(wú)機(jī)雜化的金屬鹵化物作為吸光層的電池，具有易于制備、成本低廉、轉(zhuǎn)換效率高等特點(diǎn)。鈣鈦礦技術(shù)自2009年被提出，經(jīng)過(guò)十幾年的發(fā)展，單結(jié)鈣鈦礦電池效率已從3.8%提升至25.7%，雙結(jié)全鈣鈦礦疊層電池效率達(dá)到28%。
相較于單結(jié)鈣鈦礦電池，全鈣鈦礦疊層電池通過(guò)不同帶隙材料對(duì)光譜的分段吸收，能夠在保持成本優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)效率的大幅提升。即使與鈣鈦礦晶硅疊層電池相比，成本優(yōu)勢(shì)依然顯著，因此被認(rèn)為是高效低成本鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的下一代技術(shù)路線。
目前，越來(lái)越多的國(guó)內(nèi)外相關(guān)企業(yè)開(kāi)始布局鈣鈦礦領(lǐng)域，并嘗試對(duì)鈣鈦礦電池進(jìn)行商業(yè)化落地。全球首條百兆瓦鈣鈦礦產(chǎn)線日前在浙江衢州正式量產(chǎn)。京山輕機(jī)（000821）全資子公司晟成光伏與協(xié)鑫光電合作推進(jìn)鈣鈦礦疊層電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。捷佳偉創(chuàng)（300724）反應(yīng)式等離子體鍍膜設(shè)備（RPD設(shè)備）已取得鈣鈦礦中試線訂單，同時(shí)整線設(shè)備也進(jìn)入研發(fā)階段。
業(yè)界認(rèn)為，鈣鈦礦電池作為當(dāng)前最具潛力的新型光伏技術(shù)，在國(guó)家宏觀政策、產(chǎn)業(yè)界的支持以及科研人員的配合下，極有希望走向大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用。有專(zhuān)家預(yù)計(jì)，2025年前后鈣鈦礦光伏有可能實(shí)現(xiàn)吉瓦級(jí)量產(chǎn)。
責(zé)任編輯：李躍群
校對(duì)：張艷
