高效穩(wěn)定！我國成功突破這一關(guān)鍵瓶頸

◎ 科技日報(bào)記者 楊侖

6月27日，記者從中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所獲悉，該所秦川江、王利祥研究團(tuán)隊(duì)在新型有機(jī)自組裝分子設(shè)計(jì)及其在鈣鈦礦太陽能電池中的應(yīng)用研究中取得重大突破。研究團(tuán)隊(duì)首次開發(fā)出一種高效、穩(wěn)定且分散性優(yōu)異的雙自由基自組裝分子材料，顯著提升了鈣鈦礦太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率、運(yùn)行穩(wěn)定性和大面積加工均勻性。 相關(guān)成果日前發(fā)表在國際期刊《科學(xué)》上。

鈣鈦礦太陽能電池因其高效率、低成本以及可溶液加工等優(yōu)勢，被廣泛認(rèn)為是下一代光伏技術(shù)的核心方向。但其在產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程中面臨著關(guān)鍵瓶頸。

科研人員引入給受體共軛設(shè)計(jì)策略，成功開發(fā)了一種開殼雙自由基自組裝分子。評估結(jié)果表明，雙自由基分子的載流子傳輸速率是傳統(tǒng)材料的2倍以上，并且在模擬工況條件下表現(xiàn)出極高的穩(wěn)定性。

基于上述新材料的鈣鈦礦太陽能電池效率達(dá)到了世界頂尖水平，小面積器件實(shí)現(xiàn)了26.3%的光電轉(zhuǎn)換效率，微組件效率達(dá)到23.6%，鈣鈦礦—晶硅疊層電池效率突破34.2%，獲美國國家可再生能源實(shí)驗(yàn)室認(rèn)證。同時(shí)，所開發(fā)材料及器件表現(xiàn)出優(yōu)異的穩(wěn)定性，在持續(xù)運(yùn)行數(shù)千小時(shí)后幾乎無性能衰減，遠(yuǎn)超傳統(tǒng)材料及器件的表現(xiàn)。該研究為下一代高效穩(wěn)定鈣鈦礦光伏組件的產(chǎn)業(yè)化注入核心驅(qū)動(dòng)力。