北京新浪網 新民晚報訊（記者 易蓉）

擁有優異的光電性能，卻天生體格「柔弱」，這是光伏新星、鈣鈦礦太陽能電池所面臨的「成長的煩惱」。記者昨日從上海交通大學獲悉，上海交大材料科學與工程學院韓禮元教授團隊不斷突破鈣鈦太陽能電池難題，最近的研究成果「穩固結構柔弱的鈣鈦礦半導體異質結」，在保證高效率的前提下，提高了鈣鈦礦太陽能電池在工作狀態下的穩定性，對促進鈣鈦礦太陽能電池產業化進程起到重要作用。

鈣鈦礦太陽能電池作為一種新型光伏技術，具有成本低、效率高的特點，目前世界最高光電轉化效率紀錄已達到25%。作為一種半導體異質結結構光電器件，鈣鈦礦太陽能電池通過鈣鈦礦光吸收層、電荷傳輸層等半導體材料組成的異質結結構來有效分離和提取光生電荷，實現由光能到電能的轉換。但是，鈣鈦礦電池異質結結構並不穩固，一旦異質結結構被破壞，電池性能就會顯著降低。究其主要原因，在於由離子組成的鈣鈦礦半導體天生結構「柔弱」，工作條件下受光照、電場、溫度、水氧等作用的影響會產生大量結構缺陷，導致半導體材料發生結構改變甚至分解；分解逃逸出來的離子還會進入到電荷傳輸層或者電極層，進一步破壞異質結的光電轉換功能，造成整體器件效率的顯著降低。因此，如何穩固鈣鈦礦太陽能電池中「柔弱」的異質結結構，保護光生電荷的分離和提取過程，成為解決穩定性難題的一個重要研究方向。

為解決上述穩定性問題，韓禮元教授團隊設計製備了具有穩固結構的鈣鈦礦異質結結構。該結構主要包含一層表面富鉛鈣鈦礦半導體薄膜，並在薄膜表面沉積氯化氧化石墨烯薄膜，通過形成氯-鉛鍵、氧-鉛鍵將兩層薄膜結合在一起。光學、電學等表徵實驗結果表明，該異質結結構穩定，可以有效減少鈣鈦礦半導體薄膜的分解和缺陷的產生，同時也減少了逃逸離子對電荷傳輸層功能性的破壞。具有該異質結結構的鈣鈦礦太陽能電池，在一個標準太陽光光強和60 oC條件下連續工作1000小時的后，仍然保有初始效率的90%，而且電池的穩態輸出效率通過了國際公認電池評測機構-日本產業技術綜合研究所（AIST）光伏技術研究中心的認證。

最新統計結果顯示，我國研究單位在鈣鈦礦太陽能電池領域的成果數量已佔全球總量的40%，表明我國已經成為鈣鈦礦太陽能電池研究領域的中流砥柱。該團隊相信，在相關領域科研工作者的共同努力下，隨著科學機理研究的不斷深入和技術工藝水平的不斷提高，解決鈣鈦礦太陽能電池穩定性難題指日可待。我國是世界上最大的太陽能電池生產國，鈣鈦礦太陽能電池將極有可能在中國的大地上首先實現產業化。

這項最新成果在國際著名學術期刊《科學》雜誌在線發表，文博士研究生王言博為第一作者，楊旭東教授和韓禮元教授為共同通訊作者。這也是是韓禮元教授團隊繼2015年在《科學》雜誌上發表鈣鈦礦電池高效率研究成果和2017年在《自然》雜誌上發表鈣鈦礦大面積組件研究成果之後的第3篇頂級期刊論文，是在器件穩定性方面的又一個重要進展。

https://news.sina.com.tw/article/20190817/32347502.html?fbclid=IwAR3bBrvV7lgNNeB_OIyxp2Px71vVrtmM_oB4W8cRBVjO4j3-TxHQFysVp-Y

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