碳电极钙钛矿太阳能电池刷新光电转化效率

记者7月3日从大连理工大学获悉，该校化学学院学生团队近日成功突破钙钛矿太阳能电池性能提升关键技术瓶颈，研发出一种兼具高效率、高稳定性与超轻柔特性的新型电池，为临近空间卫星、无人机、飞艇等载具的能源供给提供了关键解决方案。

传统硅太阳能电池因重量大、柔性差难以满足轻质、高效的能源供给要求。钙钛矿太阳能电池比重低、超薄、柔性，是能源供应的理想选择。但其电极系统存在界面接触不佳、能级匹配不良两大核心技术难题。

针对这些难题，大连理工大学一支平均年龄22岁的学生团队历经3年攻关，提出三大创新技术：通过“双碳层解耦喷涂技术”优化电极结构，增强界面接触并加速电荷横向传输；采用“金属单原子负载技术”精准调控碳电极局域能带结构；结合“界面耦合掺杂技术”，在功能层表面构建连续共轭体系，借助π-π堆积增强界面耦合，大幅提升电荷转移效率。

团队从电极材料到电极结构，再到临近界面逐层递进开展研究。最终实验数据显示，研究刷新碳电极钙钛矿太阳能电池光电转化最高效率，该电池可适应零下60摄氏度到零下80摄氏度循环变温、230摄氏度高温、强紫外辐射等极端工况，还可实现在未封装条件下连续稳定运行1500小时，光电转化效率保持初始值的95%以上。“我们还在此基础上构建了碳电极钙钛矿摩擦纳米发电机，实现光能与机械能互补，与无线传感通信模块集成，构建自供能探测节点。”该项目负责人程嘉硕告诉记者。