科學(xué)家首創(chuàng)預(yù)晶種策略為鈣鈦礦太陽能電池打好“地基”
來源：光明網(wǎng) 時(shí)間：2026-03-03 14:56
近日，中國科學(xué)院青島生物能源與過程研究所太陽能光電轉(zhuǎn)化與利用全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合香港科技大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)，在鈣鈦礦太陽能電池埋底界面工程領(lǐng)域取得重要突破。他們首創(chuàng)“溶劑化物晶體預(yù)晶種”策略，為實(shí)現(xiàn)高效、可規(guī)?；a(chǎn)的鈣鈦礦光伏組件帶來新希望。相關(guān)成果發(fā)表于《自然-合成》。
鈣鈦礦太陽能電池因兼具高效率和溶液加工的潛力，被譽(yù)為“下一代光伏技術(shù)”的有力候選。然而，在目前廣泛研究的倒置結(jié)構(gòu)電池中，底部界面難以控制的微觀缺陷，嚴(yán)重制約了電池性能與長期穩(wěn)定性，如同“地基不牢”影響整體建筑的穩(wěn)固性。如何讓輕薄、柔韌的鈣鈦礦太陽能電池既保持高效率，又能穩(wěn)定、均勻地大面積生產(chǎn)，是困擾學(xué)界與產(chǎn)業(yè)界的核心難題。
為解決這一難題，研究團(tuán)隊(duì)獨(dú)辟蹊徑，開發(fā)出一種名為“晶體-溶劑化物預(yù)晶種”的通用性調(diào)控方法。該方法的核心在于，預(yù)先在基底上沉積一層特殊設(shè)計(jì)的低維鹵化物溶劑化物晶體作為“晶種”。這一策略為鈣鈦礦薄膜的生長提前搭建了“引導(dǎo)支架”，并在改善浸潤，均勻鋪展、引導(dǎo)生長，加速結(jié)晶、可控釋放，溫和退火等方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。
通過這一協(xié)同機(jī)制，研究人員成功在鈣鈦礦薄膜底部構(gòu)筑了致密、平整、結(jié)晶取向更佳的高質(zhì)量活性層，從根本上消除了常見的埋底界面孔洞和深晶界等缺陷。
團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步將其與適合大規(guī)模生產(chǎn)的“狹縫涂布”工藝相結(jié)合，成功制備出入光面積達(dá)49.91平方厘米的鈣鈦礦太陽能微型組件，并獲得了23.15%的認(rèn)證效率，其從實(shí)驗(yàn)室小電池到較大面積組件的效率損失率小于3%。
該研究不僅為攻克反式鈣鈦礦太陽能電池的界面瓶頸提供了一個(gè)高效、通用的解決方案，其提出的“晶體-溶劑化物預(yù)晶種”概念，還可通過改變組分衍生出多種功能化“晶種”，為鈣鈦礦乃至其他新型軟物質(zhì)半導(dǎo)體光電器件的精密制造開辟全新的技術(shù)路徑。（廖洋,張建鑫）
責(zé)任編輯：王奕博
