新技術提高鈣鈦礦太陽能電池穩定性

科技日報2025年6月17日報道，日前從昆明理工大學獲悉，該校材料科學與工程學院陳江照教授和何冬梅教授團隊在高性能鈣鈦礦太陽能電池領域取得重要進展，相關成果6月5日在線發表于國際材料學期刊《先進材料》上。

金屬鹵化物鈣鈦礦太陽能電池是一種利用鈣鈦礦型的有機金屬鹵化物半導體作為吸光材料的太陽能電池，因其具有較高的光電轉換效率和較好的穩定性，在光伏領域受到廣泛關注。目前，這種新型太陽能電池已實現高達 27% 的認證光電轉換效率，可與單晶硅電池效率媲美。但較差的長期工作穩定性，對鈣鈦礦光伏技術的商業化提出了嚴峻挑戰。器件中每一個功能層及其界面，都與電池的長期穩定性密切相關。

對此，陳江照、何冬梅團隊報道了一種通用的離子遷移抑制策略來穩定多個功能層，通過杯芳烴超分子的主客體作用，同時抑制多種化學物種的遷移。研究人員基于兩步法制備的4-叔丁基杯[8]芳烴摻雜的正式電池，實現了 26.01% 的效率，這是基于二氧化鈦的平面正式電池報道的世界紀錄效率。新型反式鈣鈦礦太陽能電池獲得了 27.18% 的效率，這是真空閃蒸技術制備的鈣鈦礦電池相關研究的最高效率。

此外，未封裝新型反式電池在最大功率點連續工作1200小時后，仍能保持其初始效率的 90% 以上；在相對濕度 30% 的環境中存放2800小時后，效率保持在初始值的 95% 以上；在 65^°C 下熱老化1500小時后，效率保持在初始值的 90% 以上。

研究人員介紹，此項研究提供了一種行之有效的方法，有助于解決鈣鈦礦光伏器件和其他鈣鈦礦基光電器件不穩定的問題，為鈣鈦礦太陽能電池中離子遷移的抑制提供了一種普適性策略，有望推動鈣鈦礦光伏技術的產業化進程。

（2025年6月17日趙漢斌科技日報）