中科院光電轉換效率超27% 鈣鈦礦太陽能電池研制成功

近期，中國科學院半導體研究所游經碧研究員領導的科研團隊研制出光電轉換效率為27.2%的鈣鈦礦太陽能電池原型器件。器件在1個標準太陽光和最大功率輸出點條件下持續運行1529小時后，仍可保持初始效率的86.3%。此外，器件在1個標準太陽光與85℃光熱耦合加速老化條件下，持續運行1000小時后仍能維持初始效率的82.8%。

據了解，鈣鈦礦太陽能電池因其易于低成本印刷制備且具有高光電轉換效率的優勢，被視為新一代太陽能電池的典型代表，發展前景廣闊。經過十六年的快速發展，其光電轉換效率已從最初的3.8%提升至超過26%，逼近單晶硅太陽能電池的水平，但與理論極限效率仍存在一定差距。實現高效率鈣鈦礦太陽能電池的關鍵要素之一是制備高質量的鈣鈦礦半導體薄膜。

科研團隊通過在鈣鈦礦薄膜生長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結合作用，有效束縛氯元素的垂直無序遷移，使其在鈣鈦礦材料中均勻分布。基于這一方法，研究團隊成功制備出載流子壽命高達20微秒，界面缺陷態密度低至1013每立方厘米的鈣鈦礦半導體薄膜。

該研究實現了鈣鈦礦太陽能電池效率與穩定性方面的協同提升，將為其產業化發展提供重要支撐。