鈣鈦礦太陽能電池雖成本低廉、單位面積發(fā)電量高，但穩(wěn)定性欠佳，效率衰減快于硅基電池。如今，安東尼奧·阿巴特教授領(lǐng)銜的國際團(tuán)隊取得突破，通過在鈣鈦礦表面與頂部接觸層間涂覆新型涂層，顯著提升鈣鈦礦太陽能電池穩(wěn)定性，效率提升至近27%，達(dá)先進(jìn)水平，且在標(biāo)準(zhǔn)光照下連續(xù)運(yùn)行1200小時未降效。該研究由中國、意大利、瑞士、德國團(tuán)隊共同完成，成果發(fā)表于《自然·光子學(xué)》。
鈣鈦礦和富勒烯（C60）接觸層之間的氟化化合物形成近乎單分子層的薄膜，該薄膜起到化學(xué)保護(hù)屏障的作用，并提高了電池的穩(wěn)定性
“我們采用的氟化化合物能滑入鈣鈦礦層與富勒烯(C60)接觸層間，形成近乎致密的單分子膜，”Abate解釋道。此分子層如特氟龍，化學(xué)隔離鈣鈦礦層與接觸層，減少缺陷損耗，還提升相鄰兩層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，使C60層更均勻致密。阿巴特稱：“中間層形成化學(xué)屏障，既防缺陷又保電接觸�！�
實驗主要由第一作者李桂祥在阿巴特團(tuán)隊攻讀博士期間完成。李桂祥現(xiàn)為南京東南大學(xué)教授，繼續(xù)與阿巴特團(tuán)隊合作。研究還涉及洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院和倫敦帝國理工學(xué)院團(tuán)隊。采用新方法，鈣鈦礦太陽能電池實驗室規(guī)模效率達(dá)27%，高于不使用中間層的26%。穩(wěn)定性提升明顯，在“標(biāo)準(zhǔn)太陽光”下連續(xù)照射1200小時效率不降。阿巴特強(qiáng)調(diào)：“1200小時相當(dāng)于一年戶外使用時間�！睂Ρ入姵�?zé)o“特氟龍層”，300小時效率降20%。該涂層熱穩(wěn)定性佳，85℃老化1800小時，-40℃至+85℃循環(huán)200次仍穩(wěn)定。此鈣鈦礦太陽能電池采用倒置(pin)結(jié)構(gòu)，適合串聯(lián)電池，如與硅電池組合。
阿巴特回憶，早在2014年在亨利·斯奈斯實驗室做博士后時，就思考利用類似特氟龍分子形成中間膜。當(dāng)時效率僅15%，幾小時內(nèi)顯著下降。如今已取得巨大進(jìn)展。這些成果為下一代高效、高穩(wěn)定性鈣鈦礦基光電器件研發(fā)鋪平道路。
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