光伏發(fā)電，作為全球綠色能源轉(zhuǎn)型的重要驅(qū)動(dòng)力，正迎來(lái)技術(shù)創(chuàng)新的重大突破。近日，由北京理工大學(xué)等國(guó)內(nèi)頂尖科研團(tuán)隊(duì)攜手合作，成功攻克了鈣鈦礦/晶硅疊層太陽(yáng)能電池制備中的技術(shù)難關(guān)，并成功研發(fā)出光電轉(zhuǎn)換效率高達(dá)32.5%、且具備長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行能力的該類新型太陽(yáng)能電池。這一里程碑式的成果已于近日在國(guó)際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》上發(fā)表，引起了業(yè)界的廣泛關(guān)注。

目前，市場(chǎng)上廣泛應(yīng)用的太陽(yáng)能電池以晶硅電池為主，其光電轉(zhuǎn)換效率通常維持在26%左右。而鈣鈦礦/晶硅疊層電池，作為一種融合了晶硅與鈣鈦礦材料優(yōu)勢(shì)的創(chuàng)新產(chǎn)品，以其更低的發(fā)電成本和更高的光電轉(zhuǎn)換效率，展現(xiàn)出了巨大的應(yīng)用潛力。然而，長(zhǎng)期以來(lái)，該電池在制備過(guò)程中面臨的鈣鈦礦薄膜不均勻、晶體質(zhì)量差等問(wèn)題，嚴(yán)重制約了其性能與穩(wěn)定性，成為阻礙其商業(yè)化進(jìn)程的主要障礙。

針對(duì)這一技術(shù)瓶頸，北理工前沿交叉科學(xué)研究院的陳棋教授團(tuán)隊(duì)提出了一種創(chuàng)新性的解決方案——寬帶隙鈣鈦礦結(jié)晶控制策略。他們通過(guò)在前驅(qū)液中加入長(zhǎng)鏈烷基胺，巧妙地引導(dǎo)高質(zhì)量晶核的快速生長(zhǎng)，同時(shí)抑制低質(zhì)量晶核的形成，從而實(shí)現(xiàn)了鈣鈦礦薄膜的均勻性和高質(zhì)量制備。這一技術(shù)突破，從根本上解決了鈣鈦礦薄膜制備中的關(guān)鍵問(wèn)題，為鈣鈦礦/晶硅疊層電池的性能提升奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

基于這一創(chuàng)新策略，研究團(tuán)隊(duì)成功制備出了不同尺寸的鈣鈦礦/晶硅疊層電池樣品，其中1平方厘米和25平方厘米的樣品分別實(shí)現(xiàn)了32.5%和29.4%的光電轉(zhuǎn)換效率，均顯著優(yōu)于傳統(tǒng)晶硅太陽(yáng)能電池。更為重要的是，經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的測(cè)試驗(yàn)證，這些樣品展現(xiàn)出了優(yōu)異的長(zhǎng)期運(yùn)行穩(wěn)定性，為其未來(lái)的商業(yè)化應(yīng)用提供了有力的支持。

陳棋教授表示，此次研究成果不僅為鈣鈦礦/晶硅疊層太陽(yáng)能電池的發(fā)展提供了關(guān)鍵的技術(shù)支撐，更有望推動(dòng)其從實(shí)驗(yàn)室走向市場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。這將極大地提升光伏發(fā)電的效率和可靠性，為全球能源結(jié)構(gòu)的綠色低碳轉(zhuǎn)型貢獻(xiàn)重要力量。