記者2月5日從西湖大學獲悉,国科該校未來產業研究中心、学家性工學院王睿團隊在柔性疊層太陽電池領域取得重要突破——他們成功讓鈣鈦礦與銅銦镓硒兩種材料疊在一起,制备光電轉換效率達到23.4%。出高相關研究成果日前刊發在《自然·光子學》期刊上。柔性
“如果把單結鈣鈦礦太陽電池比作單層蛋糕,叠层电池疊層太陽電池便是太阳多層蛋糕。”王睿打比方說,国科每一層半導體材料層都能“捕捉”特定波長的学家性太陽光。因此它能吸收比“單層”電池更廣泛的制备太陽光能量,更高效地將太陽光轉化為電能,出高從而突破單結太陽電池轉換效率天花板。柔性
王睿團隊選擇將鈣鈦礦與銅銦镓硒(CIGS)這兩種材料進行疊層研究。叠层电池
製備疊層太陽電池,太阳如同在微觀世界裏做蛋糕,国科是個手藝活。這塊“蛋糕”不僅有15層之多,而且對每一層的厚度、均勻性都有嚴格要求。
2022年,王睿實驗室啟動兩端柔性鈣鈦礦/銅銦镓硒疊層太陽電池研發工作。經過一年多嚐試,銅銦镓硒基底上的鈣鈦礦薄膜依然布滿孔洞,無法形成致密光吸收層。2023年底,團隊成員田柳文和王睿商量後決定,跳出之前一直使用同一種鈣鈦礦薄膜製備工藝的思維定式,在銅銦镓硒基底上嚐試不同的鈣鈦礦薄膜製備工藝。
遭遇多次失敗後,他們終於在電鏡下首次發現,其中一個樣品具有均勻致密的鈣鈦礦表麵形貌。此後,王睿團隊通過優化鈣鈦礦層以及其他層的製備工藝,在兩端柔性鈣鈦礦/銅銦镓硒疊層太陽電池技術上實現了快速突破,光電轉換效率不斷攀升。
“這種柔性輕薄的疊層太陽電池,厚度僅相當於一根頭發絲的直徑,其未來有望應用於建築、汽車、飛行器、柔性可穿戴設備等多個領域。”王睿介紹。