近日，昆明理工大學(xué)研究人員開發(fā)出一種新型晶界穩(wěn)定技術(shù)，成功解決了鈣鈦礦太陽能電池長期面臨的效率與穩(wěn)定性瓶頸問題，為高效太陽能電池的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用提供了關(guān)鍵支撐。這一重要成果近日發(fā)表在國際期刊《先進(jìn)材料》上。

鈣鈦礦太陽能電池因成本低、光電轉(zhuǎn)換效率高，被視為下一代光伏技術(shù)的核心方向。然而，電池內(nèi)部殘留的碘化鉛容易導(dǎo)致晶界不穩(wěn)定，長期使用后效率衰減嚴(yán)重，這一問題始終制約其商業(yè)化進(jìn)程。

針對這一挑戰(zhàn)，昆明理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院陳江照教授團(tuán)隊(duì)與冶金與能源學(xué)院黃惠教授團(tuán)隊(duì)合作，提出了創(chuàng)新解決方案。他們通過在鈣鈦礦前驅(qū)液中引入一種含碘的有機(jī)分子，使其與殘留碘化鉛原位反應(yīng)，形成具有六邊形層狀結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定化合物。這種化合物不僅能有效鈍化晶界缺陷，還能抑制離子遷移和相分離，顯著提升電池的電荷傳輸能力。

新型鈣鈦礦電池材料分子結(jié)構(gòu)和靜電電位示意圖。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，采用該技術(shù)的1.66電子伏特反式鈣鈦礦電池，光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到24.12%，處于目前同類型電池的國際最高水平；針對1.53電子伏特電池的測試中，效率進(jìn)一步提升至26.84%，驗(yàn)證了該技術(shù)的普適性。

值得一提的是，新型高效太陽能電池穩(wěn)定性表現(xiàn)為：在最大功率點(diǎn)持續(xù)運(yùn)行1000小時后，電池效率仍保持初始值的94%；經(jīng)過85℃高溫老化500小時，效率留存率達(dá)90%，遠(yuǎn)超行業(yè)平均水平。這一成果有效解決了鈣鈦礦電池“短命”難題，為其在實(shí)際場景中的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為，此項(xiàng)成果不僅為鈣鈦礦材料的界面調(diào)控提供了新思路，更標(biāo)志著我國在新能源材料領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究與應(yīng)用開發(fā)能力達(dá)到國際先進(jìn)水平，對實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)具有重要意義。該研究團(tuán)隊(duì)表示，下一步將推進(jìn)該技術(shù)的規(guī)模化制備研究，加速鈣鈦礦電池的產(chǎn)業(yè)化落地。