全鈣鈦礦疊層太陽電池研發(fā)再獲新突破！

從南京大學(xué)獲悉，近日，南京大學(xué)現(xiàn)代工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院譚海仁教授課題組在全鈣鈦礦疊層太陽電池領(lǐng)域取得新突破。經(jīng)國際第三方權(quán)威認(rèn)證機(jī)構(gòu)測試，面積為1.05 cm2的全鈣鈦礦疊層太陽電池穩(wěn)態(tài)光電轉(zhuǎn)換效率高達(dá)28.2%，刷新了該尺度全鈣鈦礦疊層太陽電池的世界紀(jì)錄效率，進(jìn)一步推動了全鈣鈦礦疊層太陽電池的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。相關(guān)研究成果于2024年10月14日以《Homogenized contact in all-perovskite tandems using tailored 2D perovskite》為題，發(fā)表于Nature期刊。

據(jù)悉，譚海仁教授課題組一直致力于新型全鈣鈦礦疊層電池技術(shù)的研究，近年來，團(tuán)隊在小面積全鈣鈦礦疊層太陽電池中接連取得突破，先后實現(xiàn)24.8%（Nature energy 864, 4, 2019）、26.4%（Nature 603, 73, 2022）與28.0%（Nature 620, 994, 2023）的認(rèn)證紀(jì)錄效率。然而，大面積全鈣鈦礦疊層太陽電池的光電轉(zhuǎn)換效率與小面積疊層電池仍有較大差距，制約了鈣鈦礦疊層電池的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。功能層的不均勻成膜是限制大面積全鈣鈦礦疊層電池性能提升的重要因素。目前，優(yōu)化空穴傳輸層和調(diào)控鈣鈦礦體結(jié)晶是提升大面積成膜均勻性的常規(guī)策略。然而，團(tuán)隊在前期實驗中發(fā)現(xiàn)，在充分優(yōu)化空穴傳輸層和鈣鈦礦體相后，大面積器件與小面積器件之間的性能差距仍然較大，這意味著后續(xù)沉積的電子傳輸層（C??）可能為器件引入了新的不均勻性。

為了解決上述關(guān)鍵問題，研究人員在鈣鈦礦與電子傳輸層之間引入了多種插入層分子，并使用大面積光致發(fā)光圖像研究了薄膜的均勻性：表面經(jīng)4-氟苯乙胺氯處理后的鈣鈦礦均勻性得到了顯著提升，而4-三氟甲基苯胺氯可以有效地增強器件的電流。最終，團(tuán)隊使用混合兩種分子的后處理溶液開發(fā)了一種定制的二維鈣鈦礦插入層來優(yōu)化鈣鈦礦器件在電子傳輸層界面處的均勻性及性能。

經(jīng)國際權(quán)威機(jī)構(gòu)JET第三方認(rèn)證，由南京大學(xué)與仁爍光能團(tuán)隊制備的大面積全鈣鈦礦疊層太陽電池的穩(wěn)態(tài)光電轉(zhuǎn)換效率高達(dá)28.2%，為目前該尺寸下全鈣鈦礦疊層太陽電池的最高轉(zhuǎn)換效率，促進(jìn)了全鈣鈦礦疊層太陽電池的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。（原文有刪減）