我國柔性鈣鈦礦光伏電池新突破
來源：新華網(wǎng) 時間：2025-08-25 16:38
記者從南京大學獲悉，該校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)域取得新突破。團隊開發(fā)的“氣體淬火輔助的原位涂層技術(shù)”，大幅縮小柔性鈣鈦礦光伏電池與剛性鈣鈦礦光伏電池在光電轉(zhuǎn)化效率上的差距。相關(guān)實驗室成果正在企業(yè)進一步轉(zhuǎn)化、中試。國際學術(shù)期刊《自然—光子學》8月22日刊發(fā)了論文。
據(jù)論文第一作者、南京大學2021級直博生李曼亞介紹，鈣鈦礦是新一代光伏技術(shù)的重點研究方向，相比傳統(tǒng)的晶硅材料，具有重量輕、易制備、材質(zhì)柔軟等特點。長期以來，用于制備鈣鈦礦薄膜的基板以玻璃等剛性材料為主，盡管此類剛性鈣鈦礦光伏電池的光電轉(zhuǎn)化效率已接近成熟的晶硅光伏電池，但并未充分發(fā)揮鈣鈦礦的柔性優(yōu)勢。
與此同時，以塑料等柔性基板制備的鈣鈦礦薄膜，存在缺陷較多等問題，光電轉(zhuǎn)化效率難以提升，成為阻礙鈣鈦礦產(chǎn)業(yè)化的“攔路虎”。
“做新工科的基礎(chǔ)研究，需要從產(chǎn)業(yè)中找問題，再回到產(chǎn)業(yè)去解題。”譚海仁2021年創(chuàng)辦仁爍光能（蘇州）有限公司，將團隊積累多年的鈣鈦礦研究成果進行轉(zhuǎn)化，同年李曼亞加入譚海仁團隊，接手柔性鈣鈦礦課題。
研究人員演示大面積柔性鈣鈦礦光伏電池的可彎曲程度。（南京大學供圖）
李曼亞研究發(fā)現(xiàn)，為了修復鈣鈦礦薄膜制備過程中的缺陷，學術(shù)界開發(fā)過多種添加劑，但通常做法是將添加劑提前混入鈣鈦礦溶液中?！皢栴}就在這里，添加劑是用來修復缺陷的，應當在缺陷出現(xiàn)以后再用。”
這名天津姑娘用攤煎餅的過程打了個形象的比方——鈣鈦礦溶液就像面糊，攤到“鏊子”上以后，溶液在高溫作用下蒸發(fā)，鈣鈦礦結(jié)晶，晶體不斷生長，缺陷隨之產(chǎn)生，導致鈣鈦礦薄膜和煎餅一樣出現(xiàn)裂紋甚至孔洞。
李曼亞嘗試先放鈣鈦礦溶液，在氣體淬火條件下，趁鈣鈦礦薄膜表面仍濕潤時放添加劑，實現(xiàn)精準修復缺陷的目的，改善薄膜平整度相關(guān)實驗2023年在南京大學仙林校區(qū)的實驗室順利完成。
然而，要制造出面積更大的柔性鈣鈦礦光伏電池，還不能簡單套用實驗室工藝。基板平整度、涂層速度、氣體流量的微小波動，都會干擾薄膜成品質(zhì)量。于是，2023年南京大學與仁爍光能共建“鈣鈦礦光伏校企聯(lián)合實驗室”，雙方互派人員、聯(lián)合辦公，每日會商總結(jié)。
譚海仁告訴記者，這兩年，他和李曼亞等團隊師生經(jīng)常往返于南京和蘇州，到企業(yè)車間測試工藝，發(fā)現(xiàn)問題以后，再回高校實驗室，探索解決方案。
今年，校企聯(lián)合團隊成功將原位涂層技術(shù)轉(zhuǎn)移到工業(yè)級狹縫涂布設(shè)備上，實現(xiàn)寬帶隙鈣鈦礦薄膜在800多平方厘米的柔性基板上一次成型。
譚海仁表示，下一步團隊將繼續(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，嘗試生產(chǎn)面積更大、光電轉(zhuǎn)化效率更高的柔性鈣鈦礦光伏電池，推動該技術(shù)加快成熟，早日邁入市場。（陳席元）
責任編輯：江蓬新
