據(jù)近日消息，《科學(xué)》在線刊發(fā)武漢大學(xué)王植平教授課題組的最新研究成果。團(tuán)隊(duì)研發(fā)的原子尺度界面鍵合技術(shù)，成功攻克鈣鈦礦太陽(yáng)能電池效率與穩(wěn)定性難以協(xié)同提升的行業(yè)難題。
其制備的電池高溫工作壽命較對(duì)照器件提升25倍，為該技術(shù)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用奠定關(guān)鍵基礎(chǔ)。
鈣鈦礦太陽(yáng)能電池是光伏領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，但現(xiàn)有產(chǎn)品依賴的有機(jī)分子層修飾方式，在光照和高溫環(huán)境下易衰減，電荷傳輸界面的不穩(wěn)定性始終制約其實(shí)際應(yīng)用。
針對(duì)這一痛點(diǎn)，課題組創(chuàng)新采用原子層沉積工藝，在電池關(guān)鍵界面引入可調(diào)控的氧化鉿中間層，分別在空穴和電子傳輸層構(gòu)建穩(wěn)定的鍵合結(jié)構(gòu)，從原子尺度同步解決界面穩(wěn)定性問題。
在空穴傳輸層，退火后的氧化鉿層形成強(qiáng)配位結(jié)構(gòu)，提升界面熱穩(wěn)定性；電子傳輸層的氧化鉿層則錨定鈍化分子、阻斷離子遷移，從源頭延緩器件性能衰退。
基于該技術(shù)的p-i-n型鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，功率轉(zhuǎn)換效率達(dá)27.1%，第三方認(rèn)證效率26.6%，在85℃、持續(xù)1倍太陽(yáng)光照的嚴(yán)苛條件下運(yùn)行超5000小時(shí)，仍能保持初始效率的90%以上。
該研究還揭示了無機(jī)氧化物中間層的多重協(xié)同穩(wěn)定機(jī)制，且所采用的制備工藝與大面積生產(chǎn)高度兼容。這項(xiàng)成果得到國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目支持。