中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所（以下簡稱長春應(yīng)化所）成功開發(fā)出新型自由基自組裝分子材料，解決了鈣鈦礦太陽能電池中空穴傳輸層性能不足與難以大面積均勻制備的難題，相關(guān)技術(shù)獲美國國家可再生能源實(shí)驗(yàn)室效率認(rèn)證。

鈣鈦礦太陽能電池因成本低、效率高、易加工等優(yōu)勢備受關(guān)注，可應(yīng)用于光伏發(fā)電、車載光伏、光伏建筑等領(lǐng)域。但在鈣鈦礦太陽能電池中廣泛使用的有機(jī)自組裝分子的性能仍處于瓶頸，尤其存在載流子傳輸能力不足、化學(xué)穩(wěn)定性差以及大面積溶液加工難度高等關(guān)鍵問題，最終導(dǎo)致電池的性能低、量產(chǎn)難，制約產(chǎn)業(yè)化落地。

針對這一難題，長春應(yīng)化所秦川江研究員、王利祥研究員等團(tuán)隊(duì)歷時(shí)3年，自主研發(fā)出“雙自由基型自組裝分子”并引入到鈣鈦礦太陽能電池中。

▲基于“雙自由基自組裝分子”制備的鈣鈦礦太陽能電池微模組

為驗(yàn)證材料性能，周敏研究員團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新采用掃描電化學(xué)顯微技術(shù)開展精準(zhǔn)測試。結(jié)果顯示，新材料在模擬實(shí)際工作環(huán)境中的載流子傳輸效率及穩(wěn)定性均顯著優(yōu)于傳統(tǒng)材料，載流子傳輸速率提高一倍以上。

測試結(jié)果還顯示，器件連續(xù)運(yùn)行數(shù)千小時(shí)后性能幾乎無衰減。秦川江研究員介紹，新材料通過分子自組裝，形成均勻薄膜，從根本上避免傳統(tǒng)材料無序堆疊導(dǎo)致的組裝密度損失，彌補(bǔ)了材料均勻性不足的缺陷。

近十年來，鈣鈦礦材料已經(jīng)成為不少企業(yè)制備新能源電池時(shí)選擇的關(guān)鍵材料。業(yè)內(nèi)普遍將2025年視為鈣鈦礦技術(shù)快速發(fā)展的一年。目前，隆基綠能等數(shù)十家國內(nèi)企業(yè)正在加速布局。

目前，該成果已申請1項(xiàng)國家專利。秦川江說，下一步，團(tuán)隊(duì)將積極嘗試新材料的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，不斷提升技術(shù)水平。

來源：新華社

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