科技日報記者 夏凡
記者18日從中國科學院寧波材料技術與工程研究所獲悉，該所光電信息材料與器件實驗室葉繼春團隊成功研發出高效制備柔性鈣鈦礦/CIGS疊層電池的新技術，在1.09平方厘米器件上實現了23.8%的認證光電轉換效率，刷新該類型電池的世界紀錄。相關成果發表在國際期刊《自然·能源》上。
鈣鈦礦疊層電池因兼具高效率和低成本的優勢，被廣泛認為是下一代光伏技術的重要突破口。目前，主流的鈣鈦礦疊層方案主要包括鈣鈦礦/硅、鈣鈦礦/鈣鈦礦以及鈣鈦礦/CIGS三種組合，其最高效率紀錄分別為34.8%、31.0%和24.8%。不過，這些高效成果多數來自剛性器件，在可以彎曲的柔性電池領域，整體效率還相對滯后。
柔性CIGS疊層電池由于輕量、高效和耐輻射，適合用在空間有限、對重量敏感的領域，如無人機、可穿戴設備、太空衛星等。CIGS薄膜電池作為疊層結構的“底層”，發展柔性太陽能設備具有獨特的優勢。“研發的關鍵難題是如何讓鈣鈦礦材料穩穩地‘貼’在粗糙的CIGS電池表面。這個過程并不簡單，就像要在起伏不平的地面上鋪一層均勻平整的地毯，不僅容易鋪不勻，還可能造成器件性能下降、壽命變短，特別是對于需要彎曲使用的柔性器件，問題更為嚴重。”葉繼春介紹。
研究團隊提出并發展了一種創新性的反溶劑種子層策略，通過解耦SAMs（自組裝單分子層）的溶解與吸附過程，實現界面與結構的協同優化。同時，在反溶劑中預混入鈣鈦礦晶種，有效改善前驅體溶液的潤濕行為，提升薄膜結晶質量，最終實現鈣鈦礦頂電池與CIGS底電池的穩固結合。這一策略顯著提升了疊層器件的制備一致性、運行穩定性和機械可靠性，為柔性鈣鈦礦/CIGS疊層電池的發展提供了關鍵技術支撐。
葉繼春表示，這項新技術不僅在柔性疊層太陽能電池的效率和穩定性方面取得了重要突破，還具備良好的規模化生產潛力，有望推動下一代高性能太陽能產品走進現實生活。
