轉(zhuǎn)化效率超25%，研究提出新型能源轉(zhuǎn)換技術(shù)

10月14日，香港城市大學(xué)（簡(jiǎn)稱“港城大”）成功研發(fā)新型器件結(jié)構(gòu)和制備方案，可大幅提升鈣鈦礦太陽能電池的穩(wěn)定性和效率，并簡(jiǎn)化生產(chǎn)工序，降低成本，令相關(guān)電池的商用前景更為廣闊。相關(guān)研究發(fā)表于《科學(xué)》雜志。

研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)化器件結(jié)構(gòu)可促進(jìn)未來鈣鈦礦太陽能電池的工業(yè)生產(chǎn)，提升業(yè)界對(duì)這類電池作商業(yè)用途的信心。

用于促進(jìn)鈣鈦礦太陽能電池的工業(yè)生產(chǎn)的簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu) 港城大供圖

論文通訊作者、港城大化學(xué)系教授朱宗龍說：“這項(xiàng)技術(shù)使生產(chǎn)鈣鈦礦太陽能電池的過程變得更容易且成本更低，同時(shí)延長了電池的使用壽命，進(jìn)一步推動(dòng)太陽能技術(shù)發(fā)展?！?/p>

鈣鈦礦能高效地將陽光轉(zhuǎn)化為電能，并且在多個(gè)領(lǐng)域中展現(xiàn)出廣泛的應(yīng)用潛力。為研發(fā)出一種較目前太陽能電池更長壽、更有效地將陽光轉(zhuǎn)化為電能的新型太陽能電池研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)出了兩項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)。

一是將電池結(jié)構(gòu)原有的空穴選擇層與鈣鈦礦層合二為一，精簡(jiǎn)了生產(chǎn)程序；二是電子傳輸層改用耐熱性極佳的無機(jī)物質(zhì)二氧化錫，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的富勒烯及浴銅靈等有機(jī)物質(zhì)，大大提升器件運(yùn)作時(shí)的穩(wěn)定性。

論文共同作者、港城大博士后高丹鵬表示，研究提出的器件結(jié)構(gòu)是當(dāng)前鈣鈦礦太陽能電池中最簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)，對(duì)推動(dòng)這類電池的產(chǎn)業(yè)化有極大的優(yōu)勢(shì)。團(tuán)隊(duì)提出的創(chuàng)新技術(shù)避免了慣用的有機(jī)物質(zhì)傳輸層，有效降低生產(chǎn)過程中的物料成本之余，還可大幅簡(jiǎn)化生產(chǎn)步驟。

研究顯示，團(tuán)隊(duì)在改善二氧化錫層的氧空位缺陷后，器件的能源轉(zhuǎn)化效率已超25%。同時(shí)，器件在嚴(yán)格測(cè)試狀態(tài)下連續(xù)運(yùn)作2000小時(shí)過后仍能維持超95%的效率。這一表現(xiàn)超越了傳統(tǒng)鈣鈦礦太陽能電池，并符合業(yè)界所定關(guān)于器件壽命的多個(gè)基準(zhǔn)。

該研究成果簡(jiǎn)化了太陽能電池的生產(chǎn)程序并提升量產(chǎn)的成本效益，為太陽能電池開拓出更可靠和更有效率的發(fā)展前路。拓展了可再生能源的應(yīng)用范圍，減少對(duì)化石燃料的依賴和保護(hù)環(huán)境及氣候。

研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，這項(xiàng)關(guān)于太陽能電池的研究將對(duì)環(huán)球能源市場(chǎng)帶來深遠(yuǎn)的影響，并有助加快市場(chǎng)轉(zhuǎn)向發(fā)展可再生能源。下一步，團(tuán)隊(duì)將專注于研究如何將這種創(chuàng)新的結(jié)構(gòu)應(yīng)用于更大型的鈣鈦礦太陽能模組，進(jìn)一步提升相關(guān)技術(shù)的效率和可擴(kuò)展性。

朱宗龍說：“我們研發(fā)的技術(shù)有可能在5年內(nèi)于太陽能發(fā)電系統(tǒng)上應(yīng)用，將對(duì)全球進(jìn)一步達(dá)致可持續(xù)及更環(huán)保的能源生產(chǎn)發(fā)揮重要作用?！?/p>