西湖大學(xué)傳來喜訊，該校未來產(chǎn)業(yè)研究中心與工學(xué)院王睿團(tuán)隊在柔性疊層太陽電池技術(shù)研發(fā)上取得了重大進(jìn)展。他們成功地將鈣鈦礦與銅銦鎵硒兩種材料結(jié)合，所制成的疊層太陽電池光電轉(zhuǎn)換效率高達(dá)23.4%，這一成果已在《自然?光子學(xué)》期刊上發(fā)表。
據(jù)王睿介紹，這種新型太陽電池不僅柔性輕薄，其厚度甚至可與一根頭發(fā)絲的直徑相媲美。這一特性預(yù)示著它在建筑、汽車、飛行器以及柔性可穿戴設(shè)備等多個領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。想象一下，未來的建筑外墻、汽車車頂，甚至是我們的衣物，都可能成為收集太陽能的“發(fā)電廠”。
單結(jié)鈣鈦礦太陽電池自2009年首次報道以來，其光電轉(zhuǎn)換效率已從最初的3.8%迅速提升至目前的約27%，與最高效的晶體硅太陽電池效率相當(dāng)。然而，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，這兩種太陽電池的效率都已接近瓶頸。正是在這樣的背景下，王睿團(tuán)隊選擇了鈣鈦礦與銅銦鎵硒（CIGS）的疊層研究，以期在太陽能領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)新的突破。
制備疊層太陽電池的過程復(fù)雜而精細(xì)，就像是在微觀世界里制作一塊多層的蛋糕。每一層的厚度、均勻性都需要嚴(yán)格控制，以確保電池的性能。然而，王睿團(tuán)隊在研發(fā)過程中遇到了不少挑戰(zhàn)。他們嘗試了多種鈣鈦礦薄膜制備工藝，但始終無法在銅銦鎵硒基底上形成致密的光吸收層。直到2023年底，團(tuán)隊成員田柳文和王睿決定跳出傳統(tǒng)思維，嘗試不同的制備工藝，才終于取得了突破性進(jìn)展。
經(jīng)過無數(shù)次的失敗與嘗試，王睿團(tuán)隊終于在一次實驗中觀察到了一個具有均勻致密鈣鈦礦表面形貌的樣品。這一發(fā)現(xiàn)讓他們備受鼓舞，隨后他們通過不斷優(yōu)化制備工藝，成功提升了疊層太陽電池的光電轉(zhuǎn)換效率。這一成果不僅標(biāo)志著王睿團(tuán)隊在柔性疊層太陽電池領(lǐng)域取得了重大突破，也為太陽能的利用提供了新的可能性和方向。
