我国科研团队成功突破叠层太阳能电池制备难题

8月2日，北京理工大学前沿交叉科学研究院发布太阳能电池领域重要研发进展：针对钙钛矿和晶硅叠层太阳能电池的效率和寿命问题，科研团队提出“晶核工程策略”，制备出高质量的电池薄膜材料，显著提高了太阳能电池长期运行的效率和稳定性。相关成果发表在国际权威学术期刊《科学》上。

近年来，钙钛矿和晶硅叠层太阳能电池，一直是可再生能源领域内的研究热点。我国科学家将光电性质优异的钙钛矿材料和具有技术优势的晶体硅光伏材料结合，形成叠层太阳能电池，应用于移动充电设备、农村电力供应等领域。

由北理工前沿交叉科学研究院教授陈棋带领的能源光电子团队与复杂环境科学探测研究团队，一直致力于研发具有长期稳定性和更长使用寿命的叠层太阳能电池。“关键是对电池材料内部结晶生长过程进行精准控制。然而，材料组分复杂，形成的电池薄膜容易分布不均，造成电池缺陷。”陈棋解释，针对该问题，团队经过反复论证和实验，提出了一种“晶核工程策略”——大幅抑制其他非理想晶核的产生，减少晶核在结晶生长中受局部环境的影响，从而制备出了高质量的电池薄膜。

应用晶核工程，团队制备出具有更低非辐射复合损失的宽带隙钙钛矿薄膜与钙钛矿/晶硅叠层太阳能电池。基于1平方厘米和25平方厘米活性面积的器件分别取得了32.5%（第三方评估为32.0%）和29.4%（第三方评估为28.9%）的光电转换效率。同时，这些薄膜也表现出更好的光热稳定性。光老化200小时后，薄膜的PL波长漂移得到显著抑制。85°C热老化831小时后，薄膜的XRD信号与初始状态保持一致，晶体质量保持良好。封装的钙钛矿/晶硅叠层太阳能电池于标准光照条件下，在25°C和50°C分别跟踪1301小时和800小时后，保持了初始效率的98.3%和90%，相比较于未优化的样品，具有更长的运行寿命。此外，器件也展现出在临近空间等极端环境应用的可能性。封装后的器件在全谱光照、245 K、5 kPa 低气压下运行56小时后，依然保留了初始效率的90.4%。

陈棋表示，该成果为钙钛矿/晶硅叠层太阳能电池发展打下关键技术基础，有望推动其产业化应用，提升光伏发电效能，助力能源绿色低碳转型。

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