中國科研團隊創造了大面積全鈣鈦礦光伏元件光電轉換效率的新世界紀錄。 記者從南京大學獲悉，譚海仁教授課題組研發的大面積全鈣鈦礦光伏元件取得新突破，穩態光電轉換效率達到245%，創下了此類元件的世界新紀錄，也為後續的產業化發展奠定了技術基礎。 相關**2月23日發表於國際學術期刊《科學》。
據譚海仁介紹，鈣鈦礦是新型太陽能電池的重點研發方向之一。 與傳統晶體矽材料相比，鈣鈦礦光伏元件更輕更薄，具有彎曲性、半透明性等良好特性，應用場景較多。 近年來，譚海仁課題組一直致力於鈣鈦礦的研究，小面積電池的光電轉換效率達到28%，大面積串聯元件的光電轉換效率達到21%7%和其他結果。
串聯元件由不同帶隙的子單元堆疊而成，窄帶隙子單元可以吸收寬頻隙子單元無法吸收的光，理論上串聯模組的光電轉換效率應該更高，217%的結果顯然不能令人滿意。 * 共同第一作者、南京大學2019年博士生高晗告訴記者，實驗室製備的小面積電池只有1平方厘公尺左右，真正的商業價值是元件，因此需要突破大面積堆疊元件的效率壁壘。
難點在於窄帶隙鈣鈦礦薄膜的生產工藝。 “窄帶隙鈣鈦礦薄膜的結晶過程太快，難以控制，大面積製備時會出現薄膜不均勻的問題。 而且，鈣鈦礦的結晶過程上下不同步，容易導致薄膜底部出現大量缺陷。 “高寒說。
這是南京大學譚海仁課題組研發的全鈣鈦礦光伏元件。 （圖片由受訪者提供）
為了解決這個問題，譚海仁課題組在前驅體溶液中加入鹽酸乙醯胺，可以減緩鈣鈦礦的結晶速度，將薄膜的製備時間延長到10倍左右，並自發誘導底部缺陷的修復。
高晗表示，該方法製備的窄帶隙鈣鈦礦薄膜與寬頻隙鈣鈦礦薄膜結合，形成20的串聯模組面積25平方厘公尺。 經國際權威第三方機構檢測，該元件已獲得245%的光電轉換效率被列入國際《太陽能電池效率表》，目前還沒有類似的元件打破這一記錄。
譚海仁表示，這一突破為後續發展奠定了技術基礎，“我們將繼續努力製備更大面積、更高效率的全鈣鈦礦光伏元件，朝著產業化目標穩步前進。 ”