浙江大學硅及先進半導體材料全國重點實驗室楊德仁院士團隊研究員薛晶晶與西湖大學工學院研究員王睿合作，成功研發(fā)出一種名為“Py3”的新型分子材料，可有效提升鈣鈦礦太陽能電池的穩(wěn)定性和光電轉(zhuǎn)換效率。相關(guān)成果日前發(fā)表在國際學術(shù)期刊《自然》上。
隨著全球?qū)G色能源需求的增長，太陽能光伏技術(shù)正迅速發(fā)展，其中，鈣鈦礦太陽能電池因其高效率和低成本而備受關(guān)注，被認為是“最有前景的下一代光伏技術(shù)”。
科研人員表示，如果將鈣鈦礦電池比作一個三明治，中間一層是發(fā)電的核心——鈣鈦礦材料，用來吸光。夾著鈣鈦礦材料的上下兩層“生菜”分別是空穴傳輸層和電子傳輸層，負責將光生空穴和電子有效地傳輸?shù)诫姌O，也就是三明治的“面包層”。與硅太陽能電池材料相比，鈣鈦礦電池不僅原材料來源豐富、吸光能力強、生產(chǎn)工藝簡單、低成本，還更輕薄、高效。
“鈣鈦礦電池薄膜一般厚度在幾百納米左右，可實現(xiàn)和硅電池片差不多的吸光能力，這讓其在許多輕量化的場景中都能得到應用。”項目負責人薛晶晶介紹，“鈣鈦礦電池可以用作室內(nèi)光伏發(fā)電、建筑光伏一體化，在消費電子領(lǐng)域也有很多的應用場景。”
然而，穩(wěn)定性問題一直是制約鈣鈦礦電池技術(shù)廣泛應用的瓶頸。“傳統(tǒng)的應用于空穴傳輸層的材料，并不能同時具備高效的電學傳輸性能與穩(wěn)定性，容易在光照和高溫下失效。Py3新型分子材料能夠在不犧牲甚至提升電池器件效率的前提下，顯著提升電池的穩(wěn)定性。”薛晶晶說。
研究結(jié)果表明，目前在實驗室測量的鈣鈦礦電池的使用壽命大約在幾百小時左右，但運用Py3制成的鈣鈦礦電池在老化測試中的運行壽命均超過10000小時。此外，Py3的制備成本也比現(xiàn)在常用的材料有顯著下降，經(jīng)粗略估算，和傳統(tǒng)材料相比降低了30倍左右。（記者陸健 通訊員錢穎可）