我國實現(xiàn)柔性鈣鈦礦光伏電池新突破光電轉(zhuǎn)化效率達27.5%

2025年08月25日 16:00:21 來源：化工儀器網(wǎng) 點擊量：4457

南京大學(xué)譚海仁教授牽頭的研究團隊在柔性鈣鈦礦疊層光伏電池領(lǐng)域取得重大突破，大幅縮小了柔性鈣鈦礦電池與剛性電池之間的光電轉(zhuǎn)化效率差距。

　　近日，南京大學(xué)譚海仁教授牽頭的研究團隊在柔性鈣鈦礦疊層光伏電池領(lǐng)域取得重大突破。團隊創(chuàng)新開發(fā)的“氣體淬火輔助的原位涂層技術(shù)”，大幅縮小了柔性鈣鈦礦電池與剛性電池之間的光電轉(zhuǎn)化效率差距。目前，相關(guān)實驗室成果已進入企業(yè)轉(zhuǎn)化與中試階段，核心研究論文于8月22日在《自然—光子學(xué)》刊發(fā)，標(biāo)志著我國在該領(lǐng)域的研究躋身國際前沿。

　　鈣鈦礦是當(dāng)前光伏領(lǐng)域的明星材料，相較于傳統(tǒng)晶硅材料，它不僅重量輕、制備工藝簡單、材質(zhì)可彎曲，更具備優(yōu)異的光電轉(zhuǎn)化潛力，被視為下一代光伏技術(shù)的核心發(fā)展方向。長期以來，鈣鈦礦薄膜的制備多依賴玻璃等剛性基板，盡管這類剛性鈣鈦礦電池的光電轉(zhuǎn)化效率已逼近成熟晶硅電池，卻未能充分釋放鈣鈦礦“柔性化”的獨特優(yōu)勢。與之相對，以塑料為代表的柔性基板雖能體現(xiàn)鈣鈦礦的柔性特質(zhì)，但制備出的鈣鈦礦薄膜普遍存在缺陷多、結(jié)晶質(zhì)量差等問題，導(dǎo)致光電轉(zhuǎn)化效率難以提升。

　　傳統(tǒng)柔性鈣鈦礦電池的效率瓶頸，主要源于兩大痛點：一是柔性基板表面平整度不足，影響薄膜均勻性；二是添加劑使用時機錯位，多數(shù)方案將添加劑提前混入鈣鈦礦溶液，無法精準匹配缺陷產(chǎn)生的時機。對此，譚海仁團隊開發(fā)的新技術(shù)在鈣鈦礦薄膜結(jié)晶過程中，以氣體淬火方式動態(tài)引入添加劑，實現(xiàn)了對晶體缺陷的精準修復(fù)。

　　實驗數(shù)據(jù)顯示，采用新方案的小面積柔性全鈣鈦礦疊層電池光電轉(zhuǎn)化效率達到27.5%；大面積組件認證效率達23.0%，幾何填充因子高達95.8%，創(chuàng)下當(dāng)前柔性鈣鈦礦組件效率的世界紀錄。組件在10毫米彎曲半徑下經(jīng)歷10000次反復(fù)彎曲后，仍能保持97.2%的初始效率，遠超行業(yè)常規(guī)標(biāo)準。

　　然而，在技術(shù)工業(yè)化量產(chǎn)的進程中，仍面臨著諸多挑戰(zhàn)，柔性基板的平整度波動、涂層速度的細微差異、氣體流量的精準控制，任何一個環(huán)節(jié)的偏差都可能影響薄膜質(zhì)量。為此，2023年南京大學(xué)與仁爍光能共建“鈣鈦礦光伏校企聯(lián)合實驗室”，高校與企業(yè)人員互派、聯(lián)合辦公，形成了“問題—攻關(guān)—驗證”的閉環(huán)。今年，這支校企聯(lián)合團隊成功將原位涂層技術(shù)移植到工業(yè)級狹縫涂布設(shè)備上，實現(xiàn)了寬帶隙鈣鈦礦薄膜在800多平方厘米柔性基板上的一次成型，為技術(shù)規(guī)?；a(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。

　　未來，團隊將繼續(xù)深化“基礎(chǔ)研究突破—中試放大—產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化”的校企協(xié)作模式，一方面持續(xù)攻關(guān)，研發(fā)面積更大、光電轉(zhuǎn)化效率更高的柔性鈣鈦礦電池；另一方面加速推進技術(shù)成熟度，推動這一輕量化、高適配性的光伏技術(shù)早日走出實驗室、邁入市場，為全球新能源產(chǎn)業(yè)提供更靈活的綠色能源解決方案。

關(guān)鍵詞

總產(chǎn)增長1.5% 畝產(chǎn)增長1.2% 早稻產(chǎn)能可觀

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