記者12月7日從南京大學(xué)獲悉，該校教授譚海仁團(tuán)隊(duì)聯(lián)袂仁爍光能(蘇州)有限公司，攻克了鈣鈦礦薄膜生產(chǎn)中綠色溶劑制備以及薄膜制備均勻性難題，實(shí)現(xiàn)了鈣鈦礦光伏組件光電轉(zhuǎn)換效率和組件長(zhǎng)期運(yùn)行可靠性的雙重突破。該成果論文日前刊發(fā)于國(guó)際期刊《科學(xué)》。

作為極具發(fā)展?jié)摿Φ男乱淮夥夹g(shù)，鈣鈦礦太陽(yáng)能電池具備成本低、效率高、能耗少、可柔性制備等優(yōu)勢(shì)。發(fā)展鈣鈦礦太陽(yáng)能電池被視為推動(dòng)能源結(jié)構(gòu)綠色轉(zhuǎn)型的重要方向。

論文共同通訊作者、南京大學(xué)功能材料與智能制造研究院助理教授肖科介紹，在此次研究中，團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地設(shè)計(jì)了一種由γ-戊內(nèi)酯、二甲基亞砜和2-甲基四氫呋喃組成的混合綠色溶劑體系，并創(chuàng)新制備工藝，實(shí)現(xiàn)了鈣鈦礦光伏組件在制造過(guò)程中的環(huán)境友好。

此外，大面積制備鈣鈦礦薄膜時(shí)，因溶劑揮發(fā)不均，易導(dǎo)致薄膜邊緣處結(jié)晶質(zhì)量差這一“邊緣效應(yīng)”。為突破這一瓶頸，團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性提出“溶劑限制邊緣保護(hù)”策略。肖科說(shuō)，團(tuán)隊(duì)在鈣鈦礦前驅(qū)體中引入十四烷基三甲基氯化銨添加劑，如同為鈣鈦礦薄膜邊緣穿上“防護(hù)服”，確保薄膜不同區(qū)域的溶劑揮發(fā)速度基本一致，從而使鈣鈦礦結(jié)晶更加均勻，提高組件量產(chǎn)效率。

基于上述方法，研究團(tuán)隊(duì)制備了0.72平方米的商用鈣鈦礦光伏組件。經(jīng)美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室認(rèn)證，其穩(wěn)態(tài)光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)17.2%，創(chuàng)下了2024年的世界紀(jì)錄。該組件同時(shí)通過(guò)了多國(guó)相關(guān)檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)的認(rèn)證和許可。

“此次研究突破了鈣鈦礦太陽(yáng)能電池產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵瓶頸，是推動(dòng)其邁向商業(yè)化進(jìn)程的重要一步。”肖科介紹，目前，該技術(shù)已由南京大學(xué)與仁爍光能(蘇州)有限公司共同提交專(zhuān)利申請(qǐng)，并在150兆瓦中試生產(chǎn)線(xiàn)上穩(wěn)定運(yùn)行。