科技日报讯 (记者王春 通讯员沈涵) 记者10月20日从复旦大学获悉,该校智能材料与未来能源创新学院青年研究员梁佳团队研发出锡基钙钛矿太阳能电池,其实现全生命周期无害化,突破了该领域光电转换效率的世界纪录。这一创新成果攻克了无铅、可持续绿色光伏技术领域的关键难题,标志着我国在清洁能源材料领域再获突破。相关论文日前在线发表于《自然》。

长久以来,科研人员重点关注提升铅基钙钛矿太阳能电池效率,但其可能带来的铅污染始终如“达摩克利斯之剑”般悬于头顶。锡基钙钛矿太阳能电池虽绿色无害,但器件的稳定性和光电转换效率却比较低。

针对这一问题,梁佳团队提出了一种巧妙的“双层空穴传输层”结构。该结构以稳定性优异的氧化镍为底层基底,并在其上构筑一层自组装单分子层,从而形成均一且功能协同的复合功能层。“氧化镍与钙钛矿直接接触,表面的氧空位会引起锡基钙钛矿的分解,自组装的分子层能够分隔开氧化镍与钙钛矿。”梁佳解释。

梁佳介绍,研究团队过去5年围绕缺陷调控、界面优化、载流子抽取等关键科学问题持续攻关,系统建立了从材料生长到能带调控、界面工程的完整技术体系,最终成功制备出绿色环保和转换高效的锡基钙钛矿太阳能电池。经第三方权威认证,该太阳能电池光电转换效率达到17.7%,刷新了此前锡基钙钛矿太阳能电池光电转换效率约16.5%的世界纪录。

依托前期成果,梁佳团队同步开展了大面积电池制备与可扩展性研究,推动技术从实验室走向实际应用。目前,团队已成功制备出数平方厘米级的高质量锡基钙钛矿薄膜,实现在大面积器件上的纪录级效率。