我科学家制备出高性能柔性叠层太阳电池,光电

2025-02-06 07:54:31

  从西湖大学如果把单结钙钛矿太阳电池比作一块“单层蛋糕”,叠层太阳电池便是多层口味的。不同口味的蛋糕层对应不同的半导体材料层,得益于材料本身优异的光电性能和易于制备等特点,单结钙钛矿太阳电池的光电转换效率从 2009 年报道的 3.8% 迅速提升到目前约 27% 的纪录效率,和目前最高效的晶体硅太阳电池的效率相当,两者效率都已接近瓶颈。

  制备叠层太阳电池,如同在微观世界里做蛋糕,是个手艺活。这块“蛋糕”不仅有 15 层之多,而且对每一层的厚度、均匀性都有严格要求 —— 每一层最好不要有孔洞,不同层的制备往往需要使用不同的仪器设备,并对参数进行严格优化和控制。

  2022 年,王睿实验室正式启动两端柔性钙钛矿 / 铜铟镓硒叠层太阳电池的研发工作。经过一年多尝试,铜铟镓硒基底上的钙钛矿薄膜依然布满孔洞,无法形成致密光吸收层,达不到预期效果。2023 年底,团队成员田柳文和王睿商量后决定,跳出之前一直使用同一种钙钛矿薄膜制备工艺的思维定式,在铜铟镓硒基底上尝试不同的钙钛矿薄膜制备工艺。

  再次遭遇多次失败后,终于有一天,他们在电镜下第一次发现,其中一个样品具有均匀致密的钙钛矿表面形貌。此后,王睿团队通过优化钙钛矿层以及其他层的制备工艺,在两端柔性钙钛矿 / 铜铟镓硒叠层太阳电池技术上实现了快速突破,光电转换效率不断攀升。

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