西湖大學(xué)傳來喜訊，該校未來產(chǎn)業(yè)研究中心與工學(xué)院王睿團(tuán)隊(duì)在柔性疊層太陽電池技術(shù)研發(fā)上取得了重大進(jìn)展。他們成功地將鈣鈦礦與銅銦鎵硒兩種材料結(jié)合，所制成的疊層太陽電池光電轉(zhuǎn)換效率高達(dá)23.4%，這一成果已在《自然?光子學(xué)》期刊上發(fā)表。
據(jù)王睿介紹，這種新型太陽電池不僅柔性輕薄，其厚度甚至可與一根頭發(fā)絲的直徑相媲美。這一特性預(yù)示著它在建筑、汽車、飛行器以及柔性可穿戴設(shè)備等多個(gè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。想象一下，未來的建筑外墻、汽車車頂，甚至是我們的衣物，都可能成為收集太陽能的“發(fā)電廠”。
單結(jié)鈣鈦礦太陽電池自2009年首次報(bào)道以來，其光電轉(zhuǎn)換效率已從最初的3.8%迅速提升至目前的約27%，與最高效的晶體硅太陽電池效率相當(dāng)。然而，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，這兩種太陽電池的效率都已接近瓶頸。正是在這樣的背景下，王睿團(tuán)隊(duì)選擇了鈣鈦礦與銅銦鎵硒（CIGS）的疊層研究，以期在太陽能領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)新的突破。
制備疊層太陽電池的過程復(fù)雜而精細(xì)，就像是在微觀世界里制作一塊多層的蛋糕。每一層的厚度、均勻性都需要嚴(yán)格控制，以確保電池的性能。然而，王睿團(tuán)隊(duì)在研發(fā)過程中遇到了不少挑戰(zhàn)。他們嘗試了多種鈣鈦礦薄膜制備工藝，但始終無法在銅銦鎵硒基底上形成致密的光吸收層。直到2023年底，團(tuán)隊(duì)成員田柳文和王睿決定跳出傳統(tǒng)思維，嘗試不同的制備工藝，才終于取得了突破性進(jìn)展。
經(jīng)過無數(shù)次的失敗與嘗試，王睿團(tuán)隊(duì)終于在一次實(shí)驗(yàn)中觀察到了一個(gè)具有均勻致密鈣鈦礦表面形貌的樣品。這一發(fā)現(xiàn)讓他們備受鼓舞，隨后他們通過不斷優(yōu)化制備工藝，成功提升了疊層太陽電池的光電轉(zhuǎn)換效率。這一成果不僅標(biāo)志著王睿團(tuán)隊(duì)在柔性疊層太陽電池領(lǐng)域取得了重大突破，也為太陽能的利用提供了新的可能性和方向。
