發布時間：2023年3月14日
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新型鈣鈦礦薄膜太陽能電池因其高效率、低成本及可柔性化等優勢而備受關注。近年來，促進鈣鈦礦電池產業化，推動其大規模應用，已經提上日程。全溶液的涂布工藝因其可大面積制備、原料利用率高、涂覆速度快、適合流水線操作等優勢而成為國內外鈣鈦礦科研和產業領域的競爭焦點。但是，鈣鈦礦太陽能電池面臨著隨著面積放大，其器件效率大幅下降的困境。其主要原因是受大面積電池涂布制備工藝的影響，導致吸收層的均勻性和質量明顯下降。針對涂布過程中涉及鈣鈦礦成核及結晶過程的研究，已經成為進一步提升大面積鈣鈦礦太陽能電池效率的關鍵步驟。
中國科學院物理研究所/北京凝聚態物理國家研究中心孟慶波團隊一直致力于通過器件物理研究和材料調控開發高性能鈣鈦礦太陽能電池。在高質量鈣鈦礦薄膜制備、載流子動力學過程研究、電池效率和穩定性提升、器件無損診斷等方面開展了系統研究。先后發展了界面應力調控、鈣鈦礦薄膜表界面缺陷鈍化、以及鈣鈦礦層結晶誘導等方法，實現了超過25%光電轉換效率，并在電池模塊上實現了超過22%（>10 cm2）光電轉換效率(Adv. Energy Mater. 2019, 9, 1901352；Adv. Mater. 2020, 20,1907356；Adv. Energy Mater. 2022, 22, 2202799；Joule, 2022, 6, 676)。鈣鈦礦太陽能電池關鍵材料與技術已獲國家授權發明專利18項。近期，該團隊利用全涂布工藝實現了鈣鈦礦太陽能電池中各功能層制備，通過對鈣鈦礦吸收層在涂布過程中結晶動力學的調控以及界面缺陷的鈍化，實現了高結晶質量的吸收層的制備，制備了高效率鈣鈦礦電池模塊。
2023年1月，經中國計量院第三方測試認證，該團隊研制的12 cm2鈣鈦礦太陽能電池模塊孔徑面積效率為23.09 %，有效面積效率達到24.31 %。這兩項效率指標均是當前該領域獲得國家認證單位認證的模塊最高效率（模塊窗口面積大于10 cm2），也是繼去年11月份以來，該團隊再次打破并刷新原先單結鈣鈦礦太陽能電池模塊的紀錄效率。該團隊獲得該研究進展對于進一步推動鈣鈦礦太陽能電池的產業化具有重要意義。
來源：中國科學院物理研究所 北京凝聚態物理國家研究中心 2023.3.12