中国科学家突破钙钛矿太阳能电池关键技术，实现大面积稳定制备
中国科学家突破钙钛矿太阳能电池关键技术，实现大面积稳定制备
钙钛矿太阳能电池作为新一代光伏技术，其大面积制备和稳定性一直是科研领域的重大挑战。近日，南京航空航天大学赵晓明教授团队在《Science》期刊发表重要研究成果，他们开发了一种全新的气相氟蒸汽处理方法，成功解决了这一难题，为钙钛矿太阳能电池的商业化应用奠定了基础。
太阳能作为天然、绿色、无污染、可持续循环利用开发的新型能源备受各国青睐，来自全球的科研机构、科研工作者通过各种途径积极探索攻关研发收集和储存方法。太阳能电池经历第一代晶硅电池、第二代无机薄膜太阳能电池的技术迭代,向更有希望的第三代钙钛矿电池方向迭代。
目前，小面积的钙钛矿太阳能电池的光电转换效率已经超过26%，接近基于硅的商业技术水平。然而，PSC面临着长期运行稳定性不足的难题，这使得该领域的研究重点从提升转换效率转向改进电池的运行稳定性。为此，科学家们发展了如液相处理方法等来钝化钙钛矿材料表面的缺陷，抑制材料运行环境下的老化，从而实现了能长达数千小时稳定运行的太阳能电池，但器件的面积仅有数平方厘米，无法满足商业化需求。如何在保持高的效率前提下实现大面积长效稳定的PSC依然是本领域的重大挑战。
研究中团队发现惯用的稳定钙钛矿的液相处理方法虽然能显著提升小面积器件的效率和稳定性，但是面向大面积器件却仍有不足；原因是这类方法在处理大面积太阳能电池时存在由反应速率不均带来的钝化效果不佳的局限。因此，团队开创性地发展了气相氟蒸汽处理方法，它能在常压下与钙钛矿表面进行大面积均匀钝化反应。与传统处理方法相比，氟蒸汽处理实现了明显更均匀的表面钝化效果，使得整个薄膜能够大面积均匀展现出长的光致发光寿命，同时显著减少了诱发材料降解的缺陷源，从而在可企及的器件区域内实现了效率的一致提升和模组寿命的大幅延长。这一处理方法的出现将大大推动能源绿色发展的进程。
赵晓明教授表示，他将不懈探索，致力于将钙钛矿太阳能电池技术推向产业化，为早日实现我国的‘双碳’生态目标、为全球绿色发展贡献力量，以产教学研培养、输送更多的专业高端人才，永远行进在不断奋斗的征程里。