圖為鈣鈦礦-有機(jī)疊層太陽(yáng)能電池器件。（中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所供圖）

近年來(lái)，以鈣鈦礦太陽(yáng)能電池和有機(jī)太陽(yáng)能電池為代表的新一代光伏技術(shù)發(fā)展迅速，這類太陽(yáng)能電池可通過(guò)溶液加工、卷對(duì)卷印刷和狹縫涂布等工藝實(shí)現(xiàn)大面積柔性制造，且器件厚度薄、質(zhì)量輕，更適用于建筑光伏一體化、便攜式能源、可穿戴設(shè)備、無(wú)人機(jī)、空間供能等對(duì)輕量化要求較高的應(yīng)用場(chǎng)景。



7月3日，在中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所實(shí)驗(yàn)室，科研人員展示高性能鈣鈦礦-有機(jī)疊層太陽(yáng)能電池器件。新華社記者 金立旺 攝

鈣鈦礦-有機(jī)疊層太陽(yáng)能電池效率的進(jìn)一步提升，長(zhǎng)期受制于寬帶隙鈣鈦礦前電池電壓損失大、穩(wěn)定性不足等問(wèn)題。針對(duì)上述難題，研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種可光轉(zhuǎn)換的添加劑分子。該分子能夠促進(jìn)鈣鈦礦組分均勻混合，與鈣鈦礦表面結(jié)合更牢固，能夠表現(xiàn)出更強(qiáng)的光照下抑制相分離作用。



李永舫院士（中）、孟磊研究員（右）、博士生吳睿涵（左）在中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所合影（7月3日攝）。新華社記者 金立旺 攝

“這項(xiàng)研究的關(guān)鍵技術(shù)難題是如何讓高溴含量寬帶隙鈣鈦礦從‘懼光’變成‘馭光’。”中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所研究員孟磊介紹，“新引入的分子正是實(shí)現(xiàn)這一轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵。這種從‘懼光’到‘馭光’的轉(zhuǎn)變，是‘全階段調(diào)控’策略的核心要義。”

基于上述調(diào)控思路，研究團(tuán)隊(duì)將經(jīng)優(yōu)化的寬帶隙鈣鈦礦前電池與窄帶隙有機(jī)后電池結(jié)合，制備出鈣鈦礦-有機(jī)疊層太陽(yáng)能電池，在持續(xù)光照運(yùn)行625小時(shí)后，器件仍保持初始效率的90%，展現(xiàn)出良好的工作穩(wěn)定性。

中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所研究員李永舫表示，鈣鈦礦-有機(jī)疊層太陽(yáng)能電池兼具輕量化、柔性化和高比功率優(yōu)勢(shì)，將為能源結(jié)構(gòu)進(jìn)一步轉(zhuǎn)型和地球可持續(xù)發(fā)展提供新科技路徑。屆時(shí)，太陽(yáng)能不僅將服務(wù)于地球上的生產(chǎn)生活，更有可能成為人類邁向更遠(yuǎn)太空的重要能源保障。