用于促進鈣鈦礦太陽能電池工業生產的簡化結構。港城大供圖

近日，香港城市大學(以下簡稱港城大)成功研發出新型器件結構，可大幅提升鈣鈦礦太陽能電池的穩定性和效率，并簡化生產工序、降低成本。相關研究發表于《科學》。

“這項技術使生產鈣鈦礦太陽能電池的過程變得更容易且成本更低，同時延長了電池的使用壽命，進一步推動太陽能技術發展。”港城大化學系教授朱宗龍說。

鈣鈦礦可以將陽光高效轉化為電能，并在多個領域展現出巨大應用潛力。為研發出一種更長壽、轉化效率更高的新型太陽能電池，研究團隊開發出兩項新技術。一是將電池結構原有的空穴選擇層與鈣鈦礦層合二為一，精簡了生產程序;二是電子傳輸層改用耐熱性極佳的無機物質二氧化錫，代替了傳統的富勒烯及浴銅靈等有機物質，大大提升器件運作的穩定性。

在港城大從事博士后研究工作的高丹鵬表示，研究提出的器件結構是當前鈣鈦礦太陽能電池中最簡單的設計，對推動這類電池的產業化有極大優勢。團隊提出的創新技術無需慣用的有機物質傳輸層，不僅能有效降低生產過程的物料成本，還可大幅簡化生產步驟。

研究顯示，團隊在改善二氧化錫層的氧空位缺陷后，器件的能源轉化效率已超25%。同時，器件在嚴格測試狀態下連續運作2000小時仍能維持超95%的效率。這一表現超越了傳統鈣鈦礦太陽能電池，并符合業界所定的關于器件壽命的多個基準。

“我們研發的技術有可能在5年內應用于太陽能發電系統。”朱宗龍表示，這項關于太陽能電池的研究將對全球能源市場造成深遠影響，并有助于加快市場向可再生能源轉型。下一步，團隊將專注于研究如何將這種創新結構應用于更大的鈣鈦礦太陽能模組，進一步提升相關技術的效率和可擴展性。

相關論文信息：

https://doi.org/10.1126/science.adq8385