鈣鈦礦太陽能電池長期面臨一個兩難困境：提升效率往往犧牲壽命，延長壽命又常拉低效率。在一項最新研究中，韓國科學技術(shù)院科學家另辟蹊徑，用一種改良的“2D鈍化層設(shè)計”，精準調(diào)控鈣鈦礦電池表面鈍化層的微觀結(jié)構(gòu)，同時實現(xiàn)了超25%的轉(zhuǎn)換效率與出色的長期穩(wěn)定性。相關(guān)成果發(fā)表于最新一期《焦耳》雜志。

在全球應(yīng)對氣候危機、加速能源轉(zhuǎn)型的背景下，讓太陽能電池既高效又耐用，成為關(guān)鍵課題。

鈣鈦礦太陽能電池被視為下一代高效光伏技術(shù)，效率提升迅猛，但致命短板在于耐用性——高溫、高濕、強光之下，性能易衰退，其商業(yè)化之路因此受阻。

此前，科學家常用“3D/2D結(jié)構(gòu)”策略，即在三維鈣鈦礦層上覆蓋一層二維層，以修補表面缺陷、增強穩(wěn)定性。但二維層結(jié)構(gòu)不牢，容易變形，性能隨之滑坡。

在最新研究中，韓國團隊利用更穩(wěn)固的“DJ型2D鈣鈦礦”作為鈍化層，并通過調(diào)節(jié)熱處理條件，實現(xiàn)了對層內(nèi)鈣鈦礦堆疊層數(shù)與堆疊方式的精確控制。好比砌磚時，通過控制固化溫度與時間，讓“黏合劑”更緊實、更有序。結(jié)果，電荷傳輸更順暢，光電轉(zhuǎn)換效率躍升，鈍化層結(jié)構(gòu)也愈發(fā)堅韌，耐用性大幅增強。

應(yīng)用該設(shè)計策略的鈣鈦礦太陽能電池，光電轉(zhuǎn)換效率高達25.56%(認證效率25.59%)，并在85℃、85%相對濕度及持續(xù)光照條件下仍保持優(yōu)異表現(xiàn)，展現(xiàn)出卓越的長期穩(wěn)定性。

團隊還將該技術(shù)拓展到大面積組件，驗證了其良好的一致性。這項成果說明，通過表面鈍化層的結(jié)構(gòu)設(shè)計，鈣鈦礦太陽能電池可以兼顧效率與壽命。即便工藝流程有所波動，該技術(shù)仍能保持穩(wěn)定，為大規(guī)模制造鋪平了道路。