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記者10月16日從復旦大學獲悉，該校智能材料與未來能源創(chuàng)新學院梁佳青年研究員團隊研發(fā)出了錫基鈣鈦礦太陽能電池，不僅實現(xiàn)了全生命周期無害化，還突破了光電轉換效率的世界紀錄。這一創(chuàng)新成果攻克了無鉛、可持續(xù)綠色光伏技術的關鍵難題，標志著我國在清潔能源材料領域再獲突破。該成果于10月15日在線發(fā)表于《自然》。

長久以來，科研人員常關注于提升鉛基鈣鈦礦太陽能電池效率，但鉛污染始終如“達摩克利斯之劍”般懸于頭頂。為打造一款真正綠色無害的太陽能電池，梁佳團隊將目光鎖定在同樣具有優(yōu)異光電特性、但環(huán)境友好的“錫”元素上。

錫基鈣鈦礦太陽能電池雖足夠綠色無害，器件的穩(wěn)定性和光電轉換效率卻比較低。原因之一在于，該領域太陽能電池目前多采用高分子聚合物作為空穴傳輸層材料，而該聚合物固有的吸濕性、酸性以及對紫外光和水分敏感等特性會加速錫基鈣鈦礦材料的氧化與降解，大幅限制器件的效率和穩(wěn)定性。

針對這一問題，研究團隊提出了一種巧妙的“雙層空穴傳輸層”結構。該結構以穩(wěn)定性優(yōu)異的氧化鎳為底層基底，并在其上構筑一層自組裝單分子層，從而形成均一且功能協(xié)同的復合功能層。“氧化鎳與鈣鈦礦直接接觸，表面的氧空位會引起錫基鈣鈦礦的分解，自組裝的分子層能夠分隔開它們?！绷杭呀忉尅?/p>

梁佳介紹，團隊在過去五年里圍繞缺陷調控、界面優(yōu)化、載流子抽取和功能層設計等關鍵科學問題持續(xù)攻關，系統(tǒng)建立了從材料生長到能帶調控、界面工程的完整技術體系，最終成功制備出綠色環(huán)保和轉換高效的錫基鈣鈦礦太陽能電池。該太陽能電池經(jīng)第三方權威認證，光電轉換效率達到了17.7%。此前，錫基鈣鈦礦光電轉換效率的世界紀錄是16.5%左右。這一成果打破該紀錄，在錫基鈣鈦礦太陽能電池轉換效率方面成為了世界第一。

依托前期成果，梁佳團隊同步開展了大面積電池制備與可擴展性研究，推進技術從實驗室走向實際應用。目前，團隊已成功制備出數(shù)平方厘米級的高質量錫基鈣鈦礦薄膜，實現(xiàn)了在大面積器件上的紀錄級效率。下一步，團隊計劃與相關領域企業(yè)建立合作，建設實驗基地，推進錫基鈣鈦礦太陽能電池的產(chǎn)業(yè)化進程。