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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。

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。”

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