上海
南京大學(xué)微信公眾號(hào)16日發(fā)布消息，近日，南京大學(xué)團(tuán)隊(duì)在全鈣鈦礦疊層光伏技術(shù)取得重要突破，為我國(guó)太空光伏提供關(guān)鍵技術(shù)支撐。
團(tuán)隊(duì)聯(lián)合仁爍光能產(chǎn)業(yè)化研究團(tuán)隊(duì)，成功研制出大面積全鈣鈦礦疊層光伏組件，經(jīng)日本電氣安全和環(huán)境技術(shù)實(shí)驗(yàn)室（JET）國(guó)際權(quán)威認(rèn)證的轉(zhuǎn)換效率高達(dá)26.2%。相關(guān)研究成果以“Nanocrystal-tailored junction for all-perovskite tandem solar module”為題，于2026年6月15日，以快速預(yù)覽形式在線發(fā)表于國(guó)際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《自然》主刊。
南京大學(xué)教授譚海仁團(tuán)隊(duì)聯(lián)合仁爍光能（蘇州）有限公司團(tuán)隊(duì)聯(lián)合研發(fā)的65平方厘米全鈣鈦礦疊層光伏組件。 研究團(tuán)隊(duì)供圖/科技日?qǐng)?bào)
論文通訊作者、南京大學(xué)現(xiàn)代工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院教授譚海仁介紹，全鈣鈦礦疊層太陽(yáng)能電池的可利用的光譜更寬，且鈣鈦礦材料吸光系數(shù)高，僅需亞微米厚度即可實(shí)現(xiàn)高效光電轉(zhuǎn)換，同時(shí)能夠顯著降低發(fā)射重量并簡(jiǎn)化太陽(yáng)翼展開機(jī)構(gòu)，這為空間輕量化光伏系統(tǒng)提供了理想方案。
然而，將大面積全鈣鈦礦疊層光伏組件應(yīng)用于太空，仍面臨一系列技術(shù)挑戰(zhàn)，例如組件復(fù)合連接層光學(xué)損失大，劇烈溫度沖擊會(huì)加速金屬擴(kuò)散及有機(jī)層退化，窄帶隙鉛-錫鈣鈦礦薄膜在大面積制備中的成膜均勻性與電荷輸運(yùn)受限……這些問題嚴(yán)重制約了組件的效率提升和在空間輻照、真空、冷熱交變等極端環(huán)境下的長(zhǎng)期運(yùn)行可靠性，也限制了該技術(shù)從地面向空間裝備的轉(zhuǎn)化進(jìn)程。
針對(duì)這些問題，團(tuán)隊(duì)此次制備出一種65平方厘米的無(wú)空穴傳輸層的隧穿復(fù)合結(jié)結(jié)構(gòu)的光伏組件，該結(jié)構(gòu)采用納米晶功能層替代傳統(tǒng)超薄金屬?gòu)?fù)合層，并去除聚3,4-乙烯二氧噻吩：聚苯乙烯磺酸鹽（PEDOT:PSS）空穴傳輸層，實(shí)現(xiàn)了界面連接層的結(jié)構(gòu)重構(gòu)。
“該設(shè)計(jì)顯著降低了光學(xué)損耗，提升了透光性能，同時(shí)改善了大面積制備中的均勻性與一致性。”論文第一作者兼通訊作者、南京大學(xué)先進(jìn)制造學(xué)院助理教授肖科介紹，由于有效避免了金屬擴(kuò)散與有機(jī)層退化問題，器件穩(wěn)定性也得到明顯提升，從而為全鈣鈦礦疊層組件提供了更加可靠的界面結(jié)構(gòu)。
同時(shí)，基于刮涂工藝，研究團(tuán)隊(duì)針對(duì)鉛-錫窄帶隙鈣鈦礦開發(fā)了一種由2-甲氧基乙醇和四氫呋喃組成的二元共溶劑體系。兩者協(xié)同作用，實(shí)現(xiàn)了大尺寸鈣鈦礦薄膜的均勻可控制備，為疊層組件的規(guī)模化制造奠定了工藝基礎(chǔ)。
（綜合自南京大學(xué)、科技日?qǐng)?bào)等）
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