新方法制備出大面積長效穩(wěn)定鈣鈦礦電池

7月27日，記者從南京航空航天大學(xué)獲悉，中國科學(xué)院院士、南京航空航天大學(xué)教授郭萬林團(tuán)隊(duì)，采用全新的基于氣相的鈣鈦礦處理方法，制備出光電轉(zhuǎn)化效率超過18%、超過200平方厘米的鈣鈦礦太陽能電池。同時，該電池可以持續(xù)運(yùn)行壽命超過4萬小時，等效戶外運(yùn)行壽命超25年，刷新世界紀(jì)錄。這為鈣鈦礦太陽能電池走向應(yīng)用提供了新策略。相關(guān)論文近日刊發(fā)于國際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》。

新方法突破了以往液相法難以均勻制備大面積鈣鈦礦電池器件的局限，顯著提升了鈣鈦礦電池的效率和穩(wěn)定性。論文的第一作者、南京航空航天大學(xué)教授趙曉明解釋說：“基于液相的鈣鈦礦電池處理方法，雖然能顯著提升小面積電池器件的效率和穩(wěn)定性，但在制備大面積鈣鈦礦太陽能電池時，鈍化劑和鈣鈦礦薄膜反應(yīng)速度不均，導(dǎo)致薄膜鈍化效果不佳。”

如何在保持較高光電轉(zhuǎn)化效率的前提下，得到大面積長效穩(wěn)定的鈣鈦礦太陽能電池，便成為重大技術(shù)挑戰(zhàn)。此次研究中，郭萬林團(tuán)隊(duì)開創(chuàng)性地采用了一種全新的基于氣相的處理方法——?dú)庀喾羝幚矸椒ā?/span>

“氣相氟化處理讓氟化氫在空氣中均勻地分布，與鈣鈦礦薄膜進(jìn)行反應(yīng)，形成穩(wěn)固的化學(xué)鍵，抑制薄膜缺陷的形成，并錨定薄膜表面附近的陰離子?！惫f林介紹，與傳統(tǒng)的液相處理方法相比，氟蒸汽處理讓鈣鈦礦薄膜更均勻地被鈍化，從而使薄膜大面積均勻地展現(xiàn)出長的光致發(fā)光壽命，同時顯著減少了誘發(fā)材料降解的缺陷源。

郭萬林表示，該研究為制備滿足商業(yè)化要求的太陽能模組和器件打下了基礎(chǔ)，加快了鈣鈦礦太陽能電池從基礎(chǔ)研究到商業(yè)化應(yīng)用的進(jìn)程。

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