游經(jīng)碧Science：突破 27%！氯元素均勻分布改寫鈣鈦礦電池效率新篇

發(fā)表時(shí)間：2025-11-13 09:42

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主要內(nèi)容

鈣鈦礦薄膜中鹵素分布的空間異質(zhì)性，是當(dāng)前限制太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率（PCE）與穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素。中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所游經(jīng)碧帶領(lǐng)其團(tuán)隊(duì)研究發(fā)現(xiàn)，在常用甲基氯化銨作為添加劑的甲脒碘化鉛薄膜中，氯元素沿薄膜厚度方向存在顯著的分布不均現(xiàn)象，成為制約器件性能提升與長效穩(wěn)定的關(guān)鍵癥結(jié)。

針對(duì)這一關(guān)鍵癥結(jié)，該團(tuán)隊(duì)證實(shí)，引入堿金屬草酸鹽可有效實(shí)現(xiàn)氯元素的均勻分布。這類化合物在薄膜退火過程中發(fā)生熱解離，釋放出的堿金屬陽離子能選擇性地與氯離子結(jié)合，不僅顯著抑制了薄膜表面缺陷的產(chǎn)生，還成功消除了界面勢(shì)壘，為電荷高效傳輸?shù)於藞?jiān)實(shí)基礎(chǔ)?；谠搫?chuàng)新策略，團(tuán)隊(duì)研發(fā)的鈣鈦礦太陽能電池實(shí)現(xiàn)了 27.2% 的認(rèn)證穩(wěn)態(tài)光電轉(zhuǎn)換效率（器件面積與測(cè)試掩膜面積分別為 0.108 平方厘米和 0.074 平方厘米），躋身同類器件前列。

在穩(wěn)定性測(cè)試中，該器件展現(xiàn)出**的耐用性：在 1 個(gè)太陽光照條件下，經(jīng) 1529 小時(shí)連續(xù)**功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）測(cè)試后，仍能保留初始效率的 86.3%；即便未進(jìn)行表面鈍化處理，器件在 85℃、1 個(gè)太陽光照環(huán)境下經(jīng) 1000 小時(shí)**功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）老化測(cè)試后，效率保留率仍達(dá) 82.8%，展現(xiàn)出無需額外鈍化處理的強(qiáng)韌穩(wěn)定特性，大幅突破了傳統(tǒng)鈣鈦礦電池在高溫、長時(shí)光照下的穩(wěn)定性瓶頸。