新技术助力钙钛矿太阳能电池迈向产业化

当前，小于0.1平方厘米的小面积金属卤化物钙钛矿太阳能电池的光电转换效率已经达到27%，与商用硅电池相当。然而，其长期运行稳定性尚未满足光伏产品的要求。记者5月30日从南京航空航天大学获悉，该校国际前沿科学研究院教授郭万林和赵晓明教授团队，开发出气相辅助表面重构技术，抑制了产业级钙钛矿模组在户外环境下的不可逆退化，在30厘米×30厘米的钙钛矿模组中首次实现与商用晶硅太阳能电池相当的户外运行稳定性。相关成果5月30日发表于国际学术期刊《科学》。

人类正面临气候变暖以及能源和水资源短缺的严峻挑战。因此，探索利用太阳光热的新途径，已成为确保人类生存和实现可持续发展的必经之路。

“对产业级钙钛矿模组来说，其寿命远低于商用晶硅太阳能电池，钙钛矿太阳能电池从实验室走向市场仍任重道远。”论文共同通讯作者、中国科学院院士郭万林说。

此次研发出的“气相辅助表面重构”技术，相较于此前的气相氟化技术，无需专用设备，仅通过气相沉积多齿配体即可实现钙钛矿表面结构的原位重构，隔离缺陷富集的表面单元，实现离子不可逆迁移的抑制。

论文共同通讯作者赵晓明表示，这项创新技术不仅阐明了不可逆离子迁移是导致器件性能永久衰退的本质原因，更首次在产业级钙钛矿模组上实现了与硅太阳能电池比肩的户外稳定性。同时，工艺成本较前代技术大幅下降，且兼容现有光伏产线设备体系，标志着该领域从实验室创新向产业化落地迈出了关键一步。

“经过气相辅助表面重构的太阳能电池，实现了更高的光电转换效率和稳定性。0.16平方厘米单元电池和785平方厘米太阳能模组的功率转换效率分别为25.3%和19.6%。”赵晓明介绍，从光、暗循环加速老化测试结果推算，模组的预计T80寿命（效率下降至初始效率的80%所需的时间）能够达到2478次循环，等效于25℃环境下循环运行超过6.7年，换算成户外使用寿命可超过25年，为现有公开研究中最具稳定性的钙钛矿模组。