我国科研团队刷新大面积全钙钛矿光伏组件光电转化效率世界纪录
我国科研团队刷新大面积全钙钛矿光伏组件光电转化效率世界纪录
记者从南京大学获悉，该校谭海仁教授课题组研制的大面积全钙钛矿光伏组件取得新突破，经国际权威第三方机构测试，其稳态光电转化效率达24.5%，刷新此类组件的世界纪录，也为后续产业化发展打下技术基础。相关论文2月23日发表在国际学术期刊《科学》上。
据谭海仁介绍，钙钛矿是新型太阳能电池的重点研发方向之一。和传统晶硅材料相比，钙钛矿光伏组件更轻、更薄，具有可弯曲、半透明等良好特性，应用场景更丰富。近年来，谭海仁课题组一直致力于研究钙钛矿，取得小面积电池光电转化效率28%、大面积叠层组件光电转化效率21.7%等成果。
“叠层组件由带隙不同的子电池堆叠而成，窄带隙子电池能够吸收宽带隙子电池吸收不了的光，理论上，叠层组件的光电转化效率应该更高，21.7%这个结果显然不能令人满意。”论文共同第一作者、南京大学2019级直博生高寒告诉记者，实验室制备的小面积电池只有1平方厘米左右，而真正具有商用价值的是组件，所以必须突破大面积叠层组件的效率关。
难点在于窄带隙钙钛矿薄膜的生产工艺。“窄带隙钙钛矿薄膜的结晶过程太快，不好控制，大面积制备时，会出现薄膜不均匀的问题。而且钙钛矿的结晶过程上下不同步，容易导致薄膜的底部产生大量缺陷。”高寒说。
这是南京大学谭海仁课题组研制的全钙钛矿光伏组件实物。（受访者供图）
为了解决这个问题，谭海仁课题组在前驱体溶液中加入了甘氨酰胺盐酸盐，它能够减缓钙钛矿的结晶速率，将薄膜的制备时间延长到原来的10倍左右，并且能自发诱导修复底部缺陷。
高寒表示，用这种办法制造的窄带隙钙钛矿薄膜，与宽带隙钙钛矿薄膜结合后，所形成的叠层组件面积达20.25平方厘米。经过国际权威第三方机构测试，该组件取得24.5%的光电转化效率，相关数据被国际《太阳能电池效率表》收录，目前尚无同类组件打破该纪录。
谭海仁表示，此次突破为后续发展打下了技术基础，“我们还将不断尝试制备面积更大、效率更高的全钙钛矿光伏组件，向着产业化的目标踏实前进。”（记者陈席元）