中国钙钛矿电池刷新28.04%世界纪录,柔性制造成光伏新方向

近日,中国科学家在太阳能电池领域取得重大突破。国际权威学术期刊《自然》杂志刊发了中国科学院化学研究所李永舫院士、孟磊研究员团队的研究成果:他们制备的钙钛矿-有机叠层太阳能电池稳态光电转换效率达到28....

前沿科技

近日,中国科学家在太阳能电池领域取得重大突破。国际权威学术期刊《自然》杂志刊发了中国科学院化学研究所李永舫院士、孟磊研究员团队的研究成果:他们制备的钙钛矿-有机叠层太阳能电池稳态光电转换效率达到28.04%,刷新了该类型电池的世界纪录。

这一突破解决了长期制约宽带隙钙钛矿性能和稳定性的关键问题——卤素相分离。孟磊研究员解释称,这种相分离现象会导致电池电压持续下降,严重影响使用寿命。研究团队创新性地提出"全阶段调控"策略,在材料制备和使用全过程抑制有害相分离,从根本上解决了这一难题。

图片

数据显示,经过625小时的持续光照运行测试,该电池仍能保持初始效率的90%,显示出良好的运行稳定性。不过,专家强调,这一结果仍需通过更长时间的标准化测试、户外运行及复杂环境验证进一步检验。

这项技术的突破意义深远。与传统硅基太阳能电池相比,钙钛矿-有机叠层电池具有更高的效率潜力和更灵活的制造方式。李永舫院士介绍,这类电池可以采用溶液加工,通过卷对卷印刷、狭缝涂布等方式进行连续制造,有望实现"像印报纸一样造电池"的愿景。

"这种柔性制造方式将彻底改变光伏产业的应用形态,"李永舫表示,"未来太阳能电池不再局限于传统的板状结构,而是可以成为轻薄、柔性的能源功能材料,与各种物体表面无缝集成。"

从应用场景来看,这项技术为建筑光伏一体化(BIPV)提供了全新可能。例如,可以直接制成能发电的弧形屋顶或窗户遮阳帘;在便携式能源设备和可穿戴设备领域也有广阔前景;甚至在无人机减负、空间供能等对重量极度敏感的领域大显身手。

特别值得关注的是,钙钛矿-有机叠层太阳能电池在空间应用方面展现出独特优势。李永舫指出,这类电池具有高比功率和柔性潜力,对于航天器而言,提高单位质量所能提供的输出功率有助于减轻太阳翼系统的质量与空间负担。如果应用于新一代航天太阳翼,将带来系统级的"减负革命"。

尽管取得了显著进展,但要实现大规模商业化应用,仍需要在材料、装备、工艺、封装和质量控制等方面取得进一步突破。李永舫强调:"可以印刷"代表了一种重要的制造潜力,但真正实现像印刷工业一样高速、连续和低成本生产,还需要全产业链的协同进步。

这项研究成果标志着中国在新兴光伏技术领域处于国际领先水平,为全球光伏产业发展开辟了新的方向。