新材料提升钙钛矿太阳能电池效率

中化新网讯 近日，从中国科学院长春应用化学研究所传来消息，该所秦川江、王利祥研究团队在“新型有机自组装分子设计及其在钙钛矿太阳能电池中的应用研究”中取得重大突破。研究团队首次开发出一种高效、稳定且分散性优异的双自由基自组装分子材料，显著提升钙钛矿太阳能电池的光电转换效率、运行稳定性和大面积加工均匀性。相关成果日前发表在国际期刊《科学》上。

钙钛矿太阳能电池因其高效率、低成本以及可溶液加工等优势，被广泛认为是下一代光伏技术的核心方向。但其在产业化进程中面临着关键瓶颈：一方面，传统空穴传输层的制备依赖于高成本材料和复杂的成膜工艺，同时存在热稳定性和界面接触稳定性较差的问题；另一方面，现有材料普遍表现出载流子传输能力不足、组装均匀性差等问题，在实际工况条件下易发生分解，从而导致器件效率快速衰减。此外，自组装分子的均匀成膜技术尚未成熟，严重制约了大面积组件性能的进一步提升。

针对上述瓶颈，研究团队开发出新型双自由基型自组装分子材料，解决了钙钛矿太阳能电池空穴传输层性能不足难题。“新材料通过分子自组装技术，能形成高度均匀的薄膜结构，从根本上避免了传统材料无序堆叠导致的密度损失。”秦川江表示，依靠新材料制造的钙钛矿太阳能电池效率达到世界先进水平，小面积器件实现26.3%的光电转换效率，微组件效率达到23.6%，钙钛矿-晶硅叠层电池效率突破34.2%。

“该技术已具备量产条件。”秦川江表示，“更为重要的是，我们实验室所用的关键设备均为国产，在核心材料领域实现了自主可控。目前该技术已吸引苏州鸿正智能科技等上下游4家配套企业在长春建厂投产。”

据悉，该技术已获美国国家可再生能源实验室效率认证并申请1项国家专利。秦川江表示，下一步团队将积极尝试新材料的产业化应用，不断提升技术水平。