IT之家 8 月 2 日消息，北京理工大學(xué)研究團(tuán)隊提出簡單普適的晶核工程策略，顯著改善寬帶隙鈣鈦礦吸光層質(zhì)量，極大延長了疊層太陽能電池的使用壽命，相關(guān)成果發(fā)表在《Science》上。
鈣鈦礦 / 晶硅疊層太陽能電池既結(jié)合了鈣鈦礦材料優(yōu)異的光電性質(zhì)，又可以發(fā)揮我國晶體硅光伏產(chǎn)業(yè)的技術(shù)優(yōu)勢，是可再生能源領(lǐng)域內(nèi)的研究熱點，也是我國實現(xiàn)碳中和目標(biāo)的重要支撐技術(shù)之一。
研究團(tuán)隊提出了一種簡單普適的晶核工程策略，通過在前驅(qū)液中簡單地添加長鏈烷基胺，如油胺碘，形成具有均勻組分分布的單一 3C 相優(yōu)勢晶核，大幅抑制了其他非理想晶核的產(chǎn)生。同時結(jié)合真空抽氣薄膜沉積技術(shù)，減少晶核生長過程中局部環(huán)境的影響，從而制備出高結(jié)晶性且晶面取向高度集中的高質(zhì)量寬帶隙鈣鈦礦薄膜。
團(tuán)隊制備出具有更低非輻射復(fù)合損失的寬帶隙鈣鈦礦薄膜與鈣鈦礦 / 晶硅疊層太陽能電池?；?1 平方厘米和 25 平方厘米活性面積的器件分別取得了 32.5%（第三方評估為 32.0%）和 29.4%（第三方評估為 28.9%）的光電轉(zhuǎn)換效率。
同時，這些薄膜也表現(xiàn)出更好的光熱穩(wěn)定性。光老化 200 小時后，薄膜的 PL 波長漂移得到顯著抑制。85°C 熱老化 831 小時后，薄膜的 XRD 信號與初始狀態(tài)保持一致，晶體質(zhì)量保持良好。
封裝的鈣鈦礦 / 晶硅疊層太陽能電池于標(biāo)準(zhǔn)光照條件下，在 25°C 和 50°C 分別跟蹤 1301 小時和 800 小時后，保持了初始效率的 98.3% 和 90%，相比較于未優(yōu)化的樣品，具有更長的運行壽命。
此外，器件也展現(xiàn)出在臨近空間等極端環(huán)境應(yīng)用的可能性。封裝后的器件在全譜光照、245K、5kPa 低氣壓下運行 56 小時后，依然保留了初始效率的 90.4%。
IT之家附論文鏈接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.ado9104
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