新華社南京10月15日電（記者陳席元）記者從南京大學獲悉，經(jīng)國際第三方權威機構測試，由該校現(xiàn)代工程與應用科學學院譚海仁教授課題組制備的大面積全鈣鈦礦疊層光伏電池，光電轉化效率達28.2%，刷新該尺寸的世界紀錄。相關研究論文14日發(fā)表在國際學術期刊《自然》上。
據(jù)論文共同第一作者、南京大學博士生王玉瑞介紹，全鈣鈦礦是近年來鈣鈦礦光伏電池研究的前沿方向之一。理論上，全鈣鈦礦的制造成本比常見的晶硅材料更低，同時更輕薄、可彎曲，潛在應用場景更廣。
鈣鈦礦光伏電池的初級產品是一層層薄膜，其中鈣鈦礦層負責吸收陽光，產生“電子-空穴對”，電子傳輸層和空穴傳輸層分別負責“拉走”電子和空穴，讓電子動起來，這樣就能產生電流。
前期研究中，課題組曾制備出0.05平方厘米的全鈣鈦礦疊層光伏電池，光電轉化效率為28%。但在嘗試擴大電池面積時，科研人員遇到了困難。
“面積擴大20倍，電流損失明顯，光電轉化效率跌到了26.4%。”王玉瑞說。
光電轉化效率低，課題組首先想到是薄膜不均勻導致的。按照傳統(tǒng)思路，課題組優(yōu)化了空穴傳輸層，改進了鈣鈦礦的結晶過程，但結果仍不盡如人意。“這說明問題可能出在電子傳輸層。”譚海仁說。
經(jīng)過2年的研究，課題組開發(fā)出一種混合兩種分子的后處理溶液，它能夠有效改善電子傳輸層的均勻性。利用這種新方法制備的電池，面積達到1.05平方厘米，實驗中一度取得28.5%的光電轉化效率，且電流沒有發(fā)生明顯損失。后經(jīng)國際權威機構JET認證，新電池的穩(wěn)態(tài)效率以28.2%的數(shù)值記錄下來，目前仍為該尺寸的最高值，并被國際《太陽能電池效率表》收錄。
譚海仁表示，此次取得的技術進展，為后續(xù)制備更大面積全鈣鈦礦疊層光伏電池打下了堅實基礎，課題組將不斷努力，向著實用化、產業(yè)化的方向穩(wěn)步推進。