近日，華南理工大學(xué)傳來振奮人心的科研突破消息，該校科研團(tuán)隊(duì)在嚴(yán)克友教授的引領(lǐng)下，成功攻克了鈣鈦礦電池領(lǐng)域的一大難題——光熱穩(wěn)定性不足。這一成果不僅標(biāo)志著全球首個(gè)2端全無機(jī)鈣鈦礦疊層電池的誕生，更為鈣鈦礦太陽能電池的未來應(yīng)用開辟了新路徑。
據(jù)了解，該項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)通過綠色配體演變策略，實(shí)現(xiàn)了對(duì)全無機(jī)窄帶隙鈣鈦礦薄膜成核結(jié)晶的精準(zhǔn)調(diào)控。這一創(chuàng)新策略的應(yīng)用，有效提升了鈣鈦礦電池的穩(wěn)定性和效率。在85℃的光熱穩(wěn)定性老化測(cè)試中，該電池表現(xiàn)優(yōu)異，展現(xiàn)了其強(qiáng)大的應(yīng)用潛力。
該科研團(tuán)隊(duì)的成員陣容強(qiáng)大，包括第一作者段程皓博士、通訊作者嚴(yán)克友教授，以及來自德國(guó)、瑞典、香港及國(guó)家納米中心的多位知名學(xué)者。他們的共同努力，為這一科研成果的誕生奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
在鈣鈦礦太陽能電池領(lǐng)域，全無機(jī)鈣鈦礦因其出色的長(zhǎng)期光穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性而備受矚目。然而，無機(jī)窄帶隙鈣鈦礦太陽能電池的效率問題一直是制約其發(fā)展的瓶頸。華南理工大學(xué)的科研團(tuán)隊(duì)通過深入研究，發(fā)現(xiàn)錫離子誘導(dǎo)的較差薄膜形貌和深陷阱態(tài)是導(dǎo)致效率較低的主要原因。
為了打破這一瓶頸，團(tuán)隊(duì)采用了對(duì)甲苯磺酰肼的配體演變策略，成功制備了帶隙為1.31 eV的無機(jī)窄帶隙CsPb0.4Sn0.6I3鈣鈦礦太陽能電池。這一策略在低溫處理階段作為配體調(diào)控鈣鈦礦薄膜的結(jié)晶過程，同時(shí)在高溫處理時(shí)將薄膜中的Sn4+還原成Sn2+，減少了深能級(jí)陷阱態(tài)。對(duì)甲苯磺酰肼的生成產(chǎn)物對(duì)甲苯磺酸還可以作為新的配體，鈍化鈣鈦礦薄膜的缺陷態(tài)。
憑借這一創(chuàng)新策略，團(tuán)隊(duì)成功將無機(jī)窄帶隙鈣鈦礦太陽能電池的效率提升至17.41%，并首次構(gòu)建了效率為22.57%（認(rèn)證為21.92%）的2端全無機(jī)鈣鈦礦疊層太陽能電池。這一成果不僅打破了鈣鈦礦電池光熱穩(wěn)定性差的難題，更為全無機(jī)鈣鈦礦疊層電池的發(fā)展注入了新的活力。
團(tuán)隊(duì)還通過進(jìn)一步優(yōu)化無機(jī)寬帶隙子電池的電壓損耗、提高無機(jī)窄帶隙子電池的穩(wěn)定性以及減少?gòu)?fù)合層連接時(shí)的電壓損耗等措施，為降本增效提供了有力支持。這一系列創(chuàng)新成果，無疑將為鈣鈦礦太陽能電池的未來應(yīng)用帶來更加廣闊的前景。
值得注意的是，全無機(jī)鈣鈦礦疊層電池的成功構(gòu)建，有望在未來全面替代有機(jī)-無機(jī)雜化鈣鈦礦疊層太陽能電池，從而解決其光熱穩(wěn)定性差的問題。這一成果不僅體現(xiàn)了華南理工大學(xué)在鈣鈦礦太陽能電池領(lǐng)域的深厚底蘊(yùn)和創(chuàng)新能力，更為全球新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展注入了新的動(dòng)力。
