23.8%!柔性鈣鈦礦電池效率刷新紀錄

日前，中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所與合作者成功制備出1平方厘米認證效率為23.8%的柔性鈣鈦礦/銅銦鎵硒(CIGS)疊層太陽電池。電池在連續(xù)工作320小時后，仍能保持90%以上初始性能。相關(guān)研究成果近日發(fā)表于《自然-能源》。

柔性鈣鈦礦/CIGS疊層太陽電池因兼具鈣鈦礦優(yōu)異的光電性能和CIGS出色的機械柔韌性，在輕質(zhì)柔性化光伏領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景，成為低空飛行器、近地軌道衛(wèi)星等對重量敏感的應(yīng)用場景的重要技術(shù)選擇之一。

然而，開發(fā)適用于粗糙表面的鈣鈦礦頂電池均勻生長技術(shù)，是實現(xiàn)高效、穩(wěn)定柔性鈣鈦礦/CIGS疊層電池亟待解決的核心難題。

研究團隊在前期鈣鈦礦疊層太陽電池研究的基礎(chǔ)上，開發(fā)了一種反溶劑種子層策略，解耦SAMs吸附與溶解過程，并同步整合鈣鈦礦晶種誘導(dǎo)生長。在溶解過程中，高極性溶劑可抑制SAMs中團簇;在吸附過程中，低極性反溶劑可為SAMs吸附提供良好的熱力學(xué)環(huán)境。通過引入預(yù)混晶種層，研究人員提升了鈣鈦礦的潤濕性、結(jié)晶質(zhì)量和界面黏附力。

研究團隊最終制備了1平方厘米認證效率為23.8%的柔性鈣鈦礦/CIGS疊層太陽電池，是目前1平方厘米柔性鈣鈦礦/CIGS疊層太陽電池效率的最高值，制備出的電池在連續(xù)工作320小時后仍保持90%以上初始性能，并可在1厘米彎曲半徑下耐受3000次彎折循環(huán)。