中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所傳來(lái)重要科研突破——由游經(jīng)碧研究員團(tuán)隊(duì)研發(fā)的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池原型器件，在光電轉(zhuǎn)換效率與長(zhǎng)期穩(wěn)定性方面取得雙重突破。該器件經(jīng)權(quán)威機(jī)構(gòu)測(cè)試，光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)27.2%，在1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)太陽(yáng)光下持續(xù)運(yùn)行1529小時(shí)后，仍能保持初始效率的86.3%。更引人注目的是，在85℃高溫與1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)太陽(yáng)光耦合加速老化條件下運(yùn)行1000小時(shí)后，效率衰減率僅17.2%，創(chuàng)下同類器件穩(wěn)定性新紀(jì)錄。

作為新一代光伏技術(shù)的典型代表，鈣鈦礦太陽(yáng)能電池憑借低成本印刷制備工藝和高效光電轉(zhuǎn)換特性，成為全球能源領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。數(shù)據(jù)顯示，該領(lǐng)域經(jīng)過(guò)十六年技術(shù)迭代，效率已從2006年的3.8%躍升至26%以上，逼近傳統(tǒng)單晶硅電池水平，但距離理論極限效率仍存在提升空間。科研人員指出，制備高質(zhì)量鈣鈦礦半導(dǎo)體薄膜是突破效率瓶頸的關(guān)鍵，而元素遷移控制技術(shù)則是薄膜優(yōu)化的核心難題。

針對(duì)這一技術(shù)瓶頸，研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地引入堿金屬草酸鹽作為添加劑。實(shí)驗(yàn)表明，解離出的鉀離子與氯離子形成強(qiáng)鍵合作用，有效抑制了氯元素在薄膜垂直方向的無(wú)序遷移，使其均勻分布于材料晶格中。通過(guò)這種微觀結(jié)構(gòu)調(diào)控，團(tuán)隊(duì)成功制備出載流子壽命達(dá)20微秒、界面缺陷密度低至1013每立方厘米的優(yōu)質(zhì)薄膜。這種兼具長(zhǎng)壽命與低缺陷的薄膜結(jié)構(gòu)，為電池效率與穩(wěn)定性的協(xié)同提升提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。

該成果在《自然·能源》等期刊發(fā)表后引發(fā)廣泛關(guān)注。專家指出，這項(xiàng)研究不僅突破了傳統(tǒng)鈣鈦礦電池"效率與穩(wěn)定性不可兼得"的技術(shù)悖論，更通過(guò)離子遷移控制機(jī)制為材料設(shè)計(jì)提供了新思路。隨著產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程加速，這種兼具高效與耐用的新型光伏器件，有望在分布式能源、建筑一體化光伏等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)規(guī)模化應(yīng)用，為全球能源轉(zhuǎn)型提供關(guān)鍵技術(shù)支撐。