記者19日從昆明理工大學(xué)獲悉，該校材料科學(xué)與工程學(xué)院陳江照、于月教授聯(lián)合多所高校及企業(yè)攻關(guān)，在反式鈣鈦礦太陽(yáng)能電池埋底界面調(diào)控領(lǐng)域取得重要突破。國(guó)際期刊《自然·通訊》發(fā)表了相關(guān)成果。

反式鈣鈦礦電池依托自組裝單分子層作為空穴傳輸層，具備低溫制備、成本低廉等優(yōu)勢(shì)，是光伏產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)發(fā)展路線。但因其存在自組裝分子易團(tuán)聚、成膜不均勻、鈣鈦礦薄膜底部缺陷多、附著力弱及界面殘余應(yīng)力等痛點(diǎn)，限制了規(guī)�；�生產(chǎn)。


研究示意圖。昆明理工大學(xué)供圖

針對(duì)上述瓶頸，研究團(tuán)隊(duì)提出軟超分子主客體協(xié)同調(diào)控策略，引入弱路易斯堿性分子修飾埋底界面。該分子依靠獨(dú)特碗狀空腔結(jié)構(gòu)，同步完成四項(xiàng)關(guān)鍵優(yōu)化：均勻鋪展自組裝薄膜消除漏電通道；通過(guò)官能團(tuán)配位填補(bǔ)界面缺陷，減少電能損耗；柔性骨架緩沖熱脹冷縮產(chǎn)生的內(nèi)部應(yīng)力；雙向化學(xué)鍵橋接空穴傳輸層與鈣鈦礦吸光層，抑制離子遷移。

經(jīng)第三方權(quán)威認(rèn)證，小面積單電池光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到27.12%；655.2平方厘米的大型光伏組件轉(zhuǎn)換效率穩(wěn)定至22.25%，大幅縮小實(shí)驗(yàn)室器件與量產(chǎn)模組的性能差距。耐久性測(cè)試數(shù)據(jù)顯示，在標(biāo)準(zhǔn)太陽(yáng)光持續(xù)照射2125小時(shí)后，器件仍保留初始效率的97.4%；85攝氏度、85%高濕度嚴(yán)苛濕熱環(huán)境老化2000小時(shí)后，性能維持原有水平的90.7%，解決鈣鈦礦電池穩(wěn)定性短板。

此項(xiàng)成果產(chǎn)學(xué)研協(xié)同優(yōu)勢(shì)突出。研究團(tuán)隊(duì)聯(lián)合光伏企業(yè)完成了大面積組件制備，整套修飾工藝兼容現(xiàn)有涂布量產(chǎn)設(shè)備，無(wú)需大幅改造產(chǎn)線，落地成本可控。該技術(shù)可廣泛用于建筑光伏一體化半透明幕墻、柔性便攜充電設(shè)備、新能源汽車(chē)車(chē)載光伏板、鈣鈦礦及硅疊層電池等領(lǐng)域。

該研究還首次建立一體化超分子界面調(diào)控策略，同步破解效率、穩(wěn)定性、大面積放大三大行業(yè)矛盾，為反式鈣鈦礦光伏提供普適性解決方案，有助于推動(dòng)我國(guó)低成本高效光伏技術(shù)自主化，助力清潔能源產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，為實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)提供堅(jiān)實(shí)的科技支撐。

作者：趙漢斌 來(lái)源：科技日?qǐng)?bào) 責(zé)任編輯：jianping