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自中國科學院半導體研究所傳來消息，該所游經碧研究員團隊在鈣鈦礦太陽能電池領域實現里程碑式突破。團隊研發的鈣鈦礦太陽能電池原型器件經權威認證，光電轉換效率達27.2%，同時在極端環境測試中展現出卓越穩定性——在1個標準太陽光下持續運行1529小時后仍保持86.3%初始效率，在85℃光熱耦合加速老化條件下運行1000小時后維持82.8%效率。相關成果發表于國際頂級學術期刊《科學》，為鈣鈦礦電池產業化鋪平關鍵道路。 研究團隊聚焦鈣鈦礦薄膜生長過程中的關鍵瓶頸——氯元素分布不均問題。傳統工藝中，輔助材料甲基氯化銨（MACl）雖能促進晶體生長，但其氯離子在結晶過程中易向上表面富集，導致界面缺陷密度激增、載流子復合損失嚴重。團隊創新提出“垂直方向均勻化氯元素分布策略（HVCD）”，通過在薄膜生長階段引入堿金屬草酸鹽，利用鉀離子與氯離子的強結合作用，將氯元素均勻鎖定在鈣鈦礦晶格中。這一技術使薄膜載流子壽命從行業平均的5微秒躍升至20微秒，界面缺陷態密度降至每立方厘米10¹³個量級，較傳統工藝降低兩個數量級。 經日本JET、美國NREL等國際權威機構認證，基于HVCD技術的鈣鈦礦電池在0.074平方厘米小面積器件上實現27.2%轉換效率，14.6平方厘米模組效率達21%，刷新同類技術紀錄。穩定性測試中，器件在模擬實際工況的連續光照條件下（40-50℃環境溫度）運行1529小時后效率衰減僅13.7%，在85℃高溫高濕環境中經1000小時加速老化后仍保持82.8%初始效率，遠超IEC61215標準要求的2000小時衰減不超過15%的基準。 “這項研究解決了鈣鈦礦電池效率與穩定性的根本矛盾�！敝袊茖W院院士李樹深評價道。團隊通過材料基因工程方法篩選出最優堿金屬草酸鹽組合，結合原位表征技術揭示了氯元素遷移的原子級機制，為后續大面積制備提供了理論支撐。據悉，該技術已進入中試階段，預計2027年實現GW級產能落地，屆時中國將主導全球鈣鈦礦電池標準制定。 |
