在光伏領(lǐng)域，鈣鈦礦材料因其巨大潛力而成為研究熱點(diǎn)。近期，中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所與德國(guó)波茨坦大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)合作，取得了鈣鈦礦太陽(yáng)能電池研究的新突破。他們成功開(kāi)發(fā)出開(kāi)路電壓達(dá)到1.36V、光電轉(zhuǎn)化效率超過(guò)18%的寬帶隙鈣鈦礦太陽(yáng)能電池。

研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步將這一寬帶隙鈣鈦礦太陽(yáng)能電池與有機(jī)太陽(yáng)能電池結(jié)合，構(gòu)建出鈣鈦礦-有機(jī)疊層太陽(yáng)能電池，實(shí)現(xiàn)了26.4%的光電轉(zhuǎn)化效率，這一成果已經(jīng)第三方認(rèn)證，確認(rèn)效率為25.7%。這是目前此類疊層太陽(yáng)能電池的最高效率記錄。

相較于其他疊層太陽(yáng)能電池，鈣鈦礦/有機(jī)疊層太陽(yáng)能電池具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。它采用寬帶隙鈣鈦礦材料吸收短波長(zhǎng)太陽(yáng)光，窄帶隙有機(jī)活性層吸收長(zhǎng)波長(zhǎng)太陽(yáng)光，從而拓寬了可利用的太陽(yáng)光譜范圍。

鈣鈦礦子電池能過(guò)濾高能量光子，保護(hù)有機(jī)活性層免受光降解；有機(jī)子電池則作為封裝層，隔絕水氧，提升環(huán)境穩(wěn)定性。疊層太陽(yáng)能電池的中間透明電極層還能緩解鈣鈦礦頂電池負(fù)極處的離子擴(kuò)散問(wèn)題，使整體穩(wěn)定性更優(yōu)。

李永舫/孟磊團(tuán)隊(duì)還深入研究了具有順?lè)串悩?gòu)特性的1,4-環(huán)己二胺分子對(duì)寬帶隙鈣鈦礦表面的鈍化機(jī)制，最終篩選出優(yōu)勢(shì)構(gòu)型的順式鈍化分子，有效降低了界面處的電壓損失，提升了太陽(yáng)能電池效率。

這一研究成果不僅為寬帶隙鈣鈦礦太陽(yáng)能電池降低電壓損失提供了新思路，還將有力促進(jìn)鈣鈦礦、有機(jī)疊層太陽(yáng)能電池的發(fā)展。相關(guān)成果已發(fā)表在《自然》正刊上。