近期，中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所硅基太陽能及寬禁帶半導(dǎo)體團(tuán)隊(duì)在高效鈣鈦礦/銅銦鎵硒（CIGS）疊層電池研究方面取得了重大進(jìn)展。這一成果得益于葉繼春研究員的卓越領(lǐng)導(dǎo)及其團(tuán)隊(duì)的辛勤努力。
據(jù)悉，該團(tuán)隊(duì)成功地在一塊面積為1.09平方厘米的電池器件上實(shí)現(xiàn)了23.8%的光電轉(zhuǎn)換效率，這一數(shù)據(jù)已經(jīng)過認(rèn)證，標(biāo)志著該類電池的世界紀(jì)錄被再次刷新。相關(guān)研究成果已在國(guó)際權(quán)威期刊《自然·能源》上發(fā)表。
柔性鈣鈦礦/CIGS疊層太陽電池因其獨(dú)特的性能組合而備受矚目。鈣鈦礦材料具有出色的光電性能，而CIGS則以其良好的機(jī)械柔韌性著稱。這種結(jié)合使得柔性鈣鈦礦/CIGS疊層太陽電池成為輕質(zhì)柔性光伏領(lǐng)域的優(yōu)選方案，具有廣泛的應(yīng)用潛力。
然而，在實(shí)際應(yīng)用中，這種電池體系也面臨著一系列挑戰(zhàn)。粗糙的CIGS底電池表面可能導(dǎo)致鈣鈦礦活性層無法均勻覆蓋，從而影響電池的性能。傳統(tǒng)自組裝單分子層（SAMs）作為空穴傳輸材料時(shí)，容易發(fā)生團(tuán)簇現(xiàn)象和界面脫附，這些問題進(jìn)一步限制了大面積器件的光電轉(zhuǎn)換效率和長(zhǎng)期穩(wěn)定性。
為了克服這些難題，研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地開發(fā)了一種反溶劑種子層策略。該策略通過巧妙地解耦SAMs的吸附與溶解過程，并同步誘導(dǎo)鈣鈦礦晶種的生長(zhǎng)，從而顯著提升了鈣鈦礦頂電池在粗糙表面的均勻生長(zhǎng)能力。在溶解過程中，高極性溶劑有效抑制了SAMs中的團(tuán)簇形成；而在吸附過程中，低極性反溶劑為SAMs提供了更為有利的熱力學(xué)條件。
團(tuán)隊(duì)還引入了預(yù)混晶種層，這一舉措進(jìn)一步改善了鈣鈦礦的潤(rùn)濕性、結(jié)晶質(zhì)量和界面粘附力。基于這些技術(shù)創(chuàng)新，團(tuán)隊(duì)成功制備出了高性能的柔性鈣鈦礦/CIGS疊層太陽電池。
該電池不僅在認(rèn)證效率上達(dá)到了23.8%的卓越水平，而且在連續(xù)工作320小時(shí)后仍能保持初始性能的90%以上。更令人矚目的是，該電池在1厘米的彎曲半徑下能夠耐受3000次彎折循環(huán)，展現(xiàn)出了非凡的穩(wěn)定性和柔韌性。這一成果無疑為柔性光伏技術(shù)的發(fā)展注入了新的活力。
