据科技日报消息，南京大学谭海仁教授课题组研制的大面积全钙钛矿光伏组件取得新突破，经国际权威第三方机构测试，其稳态光电转化效率达24.5%，刷新此类组件的世界纪录，也为后续产业化发展打下技术基础。相关论文2月23日发表在国际学术期刊《科学》上。
南京大学谭海仁课题组光伏组件实物 图源：南京大学谭海仁课题组
谭海仁坦言，相较于传统的晶硅单结太阳能电池，钙钛矿叠层太阳能电池生产成本更低、更节能。轻量化、柔性化的特点使其更容易弯折，使用场景更多。钙钛矿叠层太阳能电池由电极、钙钛矿吸光层、空穴传输层、电子传输层等结构堆叠而成，宽带隙钙钛矿薄膜和窄带隙钙钛矿薄膜是叠层电池中重要的吸光层。当前，窄带隙钙钛矿薄膜的均匀制备是制约大面积组件性能提升的关键问题。“窄带隙钙钛矿薄膜的吸光范围更广，能够吸收宽带隙钙钛矿薄膜吸收不了的光，提高光电转化效率。但现有的规模化制备技术开发尚未聚焦于窄带隙钙钛矿薄膜。”该论文的第一作者、南京大学博士生高寒告诉记者，含锡钙钛矿薄膜的结晶速度快，大面积量产制备的时间窗口短，易出现成膜不均匀的问题。此外，刮涂制备窄带隙钙钛矿时，组件自上而下不同步的结晶过程，使其底部界面出现大量缺陷，严重限制了电池的光电性能。研究团队在制备窄带隙钙钛矿薄膜时，根据钙钛矿结晶生长理论，筛选了20多种添加剂，最终发现具有缓冲剂特性的两性离子甘氨酰胺盐酸盐可以同时实现铅锡钙钛矿的结晶调控和埋底界面钝化。“甘氨酰胺盐酸盐可以抑制钙钛矿结晶过程中的溶剂挥发，延缓钙钛矿的结晶速率，大幅延长钙钛矿薄膜大面积成膜的制备窗口时间，实现铅锡钙钛矿薄膜的大面积、均匀化制备。”高寒介绍，“使用该方法，薄膜结晶的时间延长至原来的10倍，后续再进行退火处理，结晶后的晶粒长得更大、贯穿性更好，而且可以减少底部界面处的缺陷密度，大幅提升钙钛矿薄膜的载流子寿命，有效提升了窄带隙子电池的光电性能。”在此基础上，团队将窄带隙钙钛矿薄膜与宽带隙钙钛矿薄膜结合，形成20.25平方厘米的叠层组件。“虽然相较于此前约1平方厘米的钙钛矿小面积电池明显增大，但想推进到商用阶段，理想目标是至少到1.2米×0.6米。”高寒说。谭海仁表示，团队将继续尝试制备面积更大、效率更高的全钙钛矿叠层光伏组件，加速推进产业化进程。来源 ：科技日报
2024（第二届）钙钛矿材料与器件产业发展论坛
2024年5月26日-28日 中国·苏州
近年来，国内光伏行业面临着新一轮的技术变革。作为最有前景的下一代光伏技术关键材料，钙钛矿太阳能电池在降本、增效、应用场景等多个维度有着无可比拟的优势。在过去的一年中，钙钛矿太阳能电池不断扩产加速，多条百MW级、GW级的产线落地；晶硅-钙钛矿叠层太阳能电池效率不断突破光伏电池效率极限。钙钛矿产业即将进入“量变引起质变”的发展阶段，如火如荼的钙钛矿电池产业化同样面临着诸多问题，材料端、设备端、电池厂商如何协同钙钛矿量产放量？如何实现晶硅-钙钛矿叠层电池的产业化生产？
第二届钙钛矿材料与器件产业发展论坛，聚焦钙钛矿在“钙钛矿放大生产”过程中面临的挑战，加速探索钙钛矿产业化进程。邀请国际领先企业、科研专家共同探讨哪些领域的革新将给钙钛矿产业带来生命力，同时开展技术合作，加速产学研科技成果的转移转化！
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