光伏發電是全球綠色轉型的生力軍。北京理工大學等國內單位科研團隊合作，成功突破鈣鈦礦/晶硅疊層太陽能電池制備技術難題，并開發出光電轉換效率達32.5%、具有長期運行穩定性的鈣鈦礦/晶硅疊層太陽能電池。相關成果2日在國際學術期刊《科學》發表。
當前，生產生活中較常見的太陽能電池為晶硅電池，其光電轉化效率在26%左右。鈣鈦礦/晶硅疊層電池是一種新型太陽能電池，由晶硅和鈣鈦礦兩種材料組合吸光，相較傳統晶硅電池具有發電成本低、光電轉化效率高的特點。長期以來，這款新型電池在制備過程中，常出現鈣鈦礦薄膜不均勻和晶體質量差等問題，導致成品出現缺陷，影響光電轉化率和使用壽命。
圖為北京理工大學科研團隊等開發的鈣鈦礦/晶硅疊層太陽能電池原型器件。（受訪者供圖）
“制備這種疊層電池，是在晶硅電池上先鍍一層鈣鈦礦前驅液，該前驅液干燥時逐漸形成晶核并結晶，最后‘長’成寬帶隙的鈣鈦礦薄膜。但由于鈣鈦礦材料里的組分多樣、晶種相態復雜，導致‘長’出的薄膜不均勻。”北理工前沿交叉科學研究院教授陳棋說，團隊創新提出寬帶隙鈣鈦礦結晶控制策略，在前驅液中添加長鏈烷基胺，促使高質量晶核加速“生長”，抑制低質量晶核“生長”，從而制備出均勻的高質量寬帶隙鈣鈦礦薄膜。
北理工材料學院助理教授陳怡華介紹，團隊基于這一創新思路，分別制備出1平方厘米和25平方厘米的鈣鈦礦/晶硅疊層電池，對應實現的光電轉換效率為32.5%和29.4%，均優于傳統的晶硅太陽能電池。此外，經過最大功率點跟蹤測試后，樣品展現出長期運行穩定性。
陳棋表示，該成果為鈣鈦礦/晶硅疊層太陽能電池發展打下關鍵技術基礎，有望推動其產業化應用，提升光伏發電效能，助力能源綠色低碳轉型。（記者趙旭）
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