近日，中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所傳來一則振奮人心的科研成果：由游經(jīng)碧研究員帶領(lǐng)的科研團(tuán)隊(duì)，成功研發(fā)出光電轉(zhuǎn)換效率高達(dá)27.2%的鈣鈦礦太陽能電池原型器件。這一突破不僅彰顯了我國在新能源領(lǐng)域的科研實(shí)力，更為鈣鈦礦太陽能電池的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程注入了強(qiáng)勁動(dòng)力。

鈣鈦礦太陽能電池，作為新一代太陽能電池的佼佼者，以其低成本印刷制備和高效光電轉(zhuǎn)換的優(yōu)勢，正逐步成為能源領(lǐng)域的新寵。自問世以來，其光電轉(zhuǎn)換效率在短短十六年間，從最初的3.8%一路飆升至超過26%，直逼單晶硅太陽能電池的水平。然而，盡管成績斐然，但與理論極限效率相比，仍有一定的提升空間。因此，如何進(jìn)一步提升鈣鈦礦太陽能電池的效率和穩(wěn)定性，成為了科研界關(guān)注的焦點(diǎn)。

針對(duì)這一難題，游經(jīng)碧研究員的科研團(tuán)隊(duì)展開了深入研究。他們發(fā)現(xiàn)，制備高質(zhì)量的鈣鈦礦半導(dǎo)體薄膜是實(shí)現(xiàn)高效率的關(guān)鍵。于是，團(tuán)隊(duì)在鈣鈦礦薄膜生長過程中引入了堿金屬草酸鹽，利用其解離出的鉀離子與氯離子之間的強(qiáng)結(jié)合作用，有效束縛了氯元素的垂直無序遷移，使其在鈣鈦礦材料中均勻分布。這一創(chuàng)新方法，為制備高質(zhì)量的鈣鈦礦半導(dǎo)體薄膜提供了新的思路。

基于這一方法，研究團(tuán)隊(duì)成功制備出了性能卓越的鈣鈦礦半導(dǎo)體薄膜。該薄膜的載流子壽命高達(dá)20微秒，界面缺陷態(tài)密度低至1013每立方厘米，為鈣鈦礦太陽能電池的高效穩(wěn)定運(yùn)行提供了有力保障。在實(shí)驗(yàn)中，該原型器件在1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)太陽光和最大功率輸出點(diǎn)條件下持續(xù)運(yùn)行1529小時(shí)后，仍能保持初始效率的86.3%；在1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)太陽光與85℃光熱耦合加速老化條件下，持續(xù)運(yùn)行1000小時(shí)后，仍能維持初始效率的82.8%。這些數(shù)據(jù)充分證明了該鈣鈦礦太陽能電池在效率和穩(wěn)定性方面的卓越表現(xiàn)。

此次科研成果的取得，不僅標(biāo)志著我國在鈣鈦礦太陽能電池領(lǐng)域取得了重大突破，更為其產(chǎn)業(yè)化發(fā)展提供了重要支撐。隨著技術(shù)的不斷成熟和成本的進(jìn)一步降低，鈣鈦礦太陽能電池有望在未來能源市場中占據(jù)一席之地，為推動(dòng)我國能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化升級(jí)和可持續(xù)發(fā)展貢獻(xiàn)力量。