近期，中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所游經(jīng)碧研究員領(lǐng)導(dǎo)的科研團(tuán)隊(duì)研制出光電轉(zhuǎn)換效率為27.2%的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池原型器件。器件在1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)太陽(yáng)光和最大功率輸出點(diǎn)條件下持續(xù)運(yùn)行1529小時(shí)后，仍可保持初始效率的86.3%。此外，器件在1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)太陽(yáng)光與85℃光熱耦合加速老化條件下，持續(xù)運(yùn)行1000小時(shí)后仍能維持初始效率的82.8%。

據(jù)了解，鈣鈦礦太陽(yáng)能電池因其易于低成本印刷制備且具有高光電轉(zhuǎn)換效率的優(yōu)勢(shì)，被視為新一代太陽(yáng)能電池的典型代表，發(fā)展前景廣闊。經(jīng)過(guò)十六年的快速發(fā)展，其光電轉(zhuǎn)換效率已從最初的3.8%提升至超過(guò)26%，逼近單晶硅太陽(yáng)能電池的水平，但與理論極限效率仍存在一定差距。實(shí)現(xiàn)高效率鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的關(guān)鍵要素之一是制備高質(zhì)量的鈣鈦礦半導(dǎo)體薄膜。

科研團(tuán)隊(duì)通過(guò)在鈣鈦礦薄膜生長(zhǎng)中引入堿金屬草酸鹽，利用解離出的鉀離子與氯離子之間的強(qiáng)結(jié)合作用，有效束縛氯元素的垂直無(wú)序遷移，使其在鈣鈦礦材料中均勻分布。基于這一方法，研究團(tuán)隊(duì)成功制備出載流子壽命高達(dá)20微秒，界面缺陷態(tài)密度低至1013每立方厘米的鈣鈦礦半導(dǎo)體薄膜。

該研究實(shí)現(xiàn)了鈣鈦礦太陽(yáng)能電池效率與穩(wěn)定性方面的協(xié)同提升，將為其產(chǎn)業(yè)化發(fā)展提供重要支撐。