北京理工大學研究團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量，極大延長了疊層太陽能電池的使用壽命，相關成果發表在《Science》上。

鈣鈦礦 / 晶硅疊層太陽能電池既結合了鈣鈦礦材料優異的光電性質，又可以發揮我國晶體硅光伏產業的技術優勢，是可再生能源領域內的研究熱點，也是我國實現碳中和目標的重要支撐技術之一。



▲晶核工程示意圖及策略的普適性驗證

研究團隊提出了一種簡單普適的晶核工程策略，通過在前驅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 相優勢晶核，大幅抑制了其他非理想晶核的產生。同時結合真空抽氣薄膜沉積技術，減少晶核生長過程中局部環境的影響，從而制備出高結晶性且晶面取向高度集中的高質量寬帶隙鈣鈦礦薄膜。



▲應用晶核工程后寬帶隙薄膜與器件的穩定性測試結果

團隊制備出具有更低非輻射復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。基于 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%）的光電轉換效率。

同時，這些薄膜也表現出更好的光熱穩定性。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 信號與初始狀態保持一致，晶體質量保持良好。

封裝的鈣鈦礦 / 晶硅疊層太陽能電池于標準光照條件下，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%，相比較于未優化的樣品，具有更長的運行壽命。

此外，器件也展現出在臨近空間等極端環境應用的可能性。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%。

作者： 來源：新科技 責任編輯：jianping