近期，中國科學院寧波材料技術與工程研究所傳來振奮人心的消息，其硅基太陽能及寬禁帶半導體團隊在葉繼春研究員的卓越領導下，于鈣鈦礦疊層太陽電池領域取得了突破性進展。這一成果特別聚焦于高效鈣鈦礦與銅銦鎵硒（CIGS）疊層電池的研發(fā)。
據(jù)悉，研究團隊在面積為1.09平方厘米的器件上，實現(xiàn)了高達23.8%的光電轉換效率，這一數(shù)據(jù)不僅標志著該類型電池效率的顯著提升，更刷新了全球范圍內的紀錄。相關研究成果已于近日在權威科學期刊《自然?能源》上發(fā)表。
柔性鈣鈦礦/CIGS疊層太陽電池，憑借其結合鈣鈦礦出色的光電轉換特性和CIGS卓越的機械柔韌性的優(yōu)勢，被視為輕質柔性光伏領域的明日之星。然而，該領域的研究并非一帆風順，特別是粗糙的CIGS底電池表面給鈣鈦礦活性層的均勻覆蓋帶來了巨大挑戰(zhàn)。同時，傳統(tǒng)自組裝單分子（SAMs）空穴傳輸材料易于團簇和界面脫附，這些問題嚴重阻礙了疊層器件，特別是大面積器件的光電轉換效率和長期穩(wěn)定性。
為了克服這些難題，研究團隊創(chuàng)新性地開發(fā)了一種反溶劑種子層策略。這一策略不僅成功解耦了SAMs的吸附與溶解過程，還同步整合了鈣鈦礦晶種誘導生長技術。在溶解過程中，高極性溶劑有效抑制了SAMs中的團簇現(xiàn)象；而在吸附過程中，低極性反溶劑則為SAMs提供了理想的熱力學環(huán)境。
通過引入預混晶種層，研究團隊進一步提升了鈣鈦礦的潤濕性、結晶質量和界面粘附力。最終，他們成功制備出了面積為1平方厘米的柔性鈣鈦礦/CIGS疊層太陽電池，其認證效率高達23.8%。更為令人矚目的是，這款電池在連續(xù)工作320小時后，仍能保持90%以上的初始性能，并且在1厘米的彎曲半徑下，能夠耐受高達3000次的彎折循環(huán)。
柔性鈣鈦礦/CIGS疊層太陽電池的示意圖清晰地展示了其結構和工作原理，為未來的研究和應用提供了寶貴的參考。
