澎湃新聞記者 秦藝逍

經日本電氣安全和環(huán)境技術實驗室（JET）國際權威認證，南京大學現(xiàn)代工程與應用科學學院譚海仁教授科研團隊研制的全鈣鈦礦疊層電池穩(wěn)態(tài)光電轉換效率高達28.0%，在國際上首次超越單晶硅電池的最高效率26.7%，創(chuàng)造了全球光伏發(fā)展的新的歷史。

今年1月，譚海仁團隊將全鈣鈦礦疊層電池的轉換效率提升至26.4%，首次超越單結鈣鈦礦電池，與晶硅電池最高效率相當。該成績被《太陽電池世界紀錄表》收錄，相關研究成果發(fā)表于《自然》主刊。

今年5月，譚海仁團隊與英國牛津大學團隊通過采用涂布印刷、真空沉積等可量產化的制備技術，首次實現(xiàn)了大面積全鈣鈦礦疊層電池組件的制備。該組件穩(wěn)態(tài)光電轉換效率高達21.7%，是目前全球大面積鈣鈦礦電池組件的最高轉換效率。該成績被最新一期《太陽電池世界紀錄表》收錄，相關研究成果發(fā)表于權威學術期刊《科學》。

最新太陽能電池的世界紀錄效率表（疊層電池部分）

該項技術的產業(yè)化由譚海仁于2021年底創(chuàng)立的蘇州仁爍光能公司承接。截至目前，仁爍光能團隊共有五項疊層電池的世界紀錄被收錄，分別為小面積全鈣鈦礦疊層電池認證效率28.0%、26.4%和25.6%（面積0.049cm2），大面積疊層電池認證效率24.2%（電池面積1.04cm2）以及疊層組件認證效率21.7%（電池面積20.25cm2）。

此外，譚海仁團隊和吉林大學張立軍關于柔性全鈣鈦礦串聯(lián)太陽能電池的最新研究成果于6月9日發(fā)表在《自然·能源》期刊上。該研究展示了效率為24.7%（認證為24.4%）的柔性全鈣鈦礦串聯(lián)太陽能電池，其性能優(yōu)于所有類型的柔性薄膜太陽能電池。

輕型柔性鈣鈦礦太陽能電池有望用于構建集成光伏、可穿戴電子設備、便攜式能源系統(tǒng)和航空航天應用。然而，此類電池的最高認證效率為19.9%，落后于剛性同類產品（最高25.7%），這主要是由于頂部與鈣鈦礦的電荷選擇性接觸處有缺陷的界面。

研究人員使用基于咔唑核和膦酸錨定基團的兩種空穴選擇性分子的混合物，形成具有低溫處理的NiO納米晶體薄膜的自組裝單層和橋接鈣鈦礦，空穴選擇性接觸減輕了界面復合并促進了空穴提取。且分子橋接界面使柔性全鈣鈦礦串聯(lián)太陽能電池具有顯著的彎曲耐久性，該電池在半徑為15mm的10000次彎曲循環(huán)后仍保持其初始性能。

具有分子橋接空穴選擇性接觸的柔性 WBG PSC 的光伏性能

所謂鈣鈦礦太陽能電池，是一種采用具有鈣鈦礦晶體結構的有機無機雜化的金屬鹵化物作為吸光層的電池，具有易于制備、成本低廉、轉換效率高等特點。鈣鈦礦技術自2009年被提出，經過十幾年的發(fā)展，單結鈣鈦礦電池效率已從3.8%提升至25.7%，雙結全鈣鈦礦疊層電池效率達到28%。

相較于單結鈣鈦礦電池，全鈣鈦礦疊層電池通過不同帶隙材料對光譜的分段吸收，能夠在保持成本優(yōu)勢的同時，實現(xiàn)效率的大幅提升。即使與鈣鈦礦晶硅疊層電池相比，成本優(yōu)勢依然顯著，因此被認為是高效低成本鈣鈦礦太陽能電池的下一代技術路線。

目前，越來越多的國內外相關企業(yè)開始布局鈣鈦礦領域，并嘗試對鈣鈦礦電池進行商業(yè)化落地。全球首條百兆瓦鈣鈦礦產線日前在浙江衢州正式量產。京山輕機（000821）全資子公司晟成光伏與協(xié)鑫光電合作推進鈣鈦礦疊層電池產業(yè)化進程。捷佳偉創(chuàng)（300724）反應式等離子體鍍膜設備（RPD設備）已取得鈣鈦礦中試線訂單，同時整線設備也進入研發(fā)階段。

業(yè)界認為，鈣鈦礦電池作為當前最具潛力的新型光伏技術，在國家宏觀政策、產業(yè)界的支持以及科研人員的配合下，極有希望走向大規(guī)模商業(yè)應用。有專家預計，2025年前后鈣鈦礦光伏有可能實現(xiàn)吉瓦級量產。

責任編輯：李躍群

校對：張艷