一組中國科學家在下一代鈣鈦礦有機串聯太陽能電池的研發上取得了重要進展。據報導，這款太陽能電池實現了創紀錄的 28.04% 穩態功率轉換效率。該項目來自中國科學院化學研究所。有趣的是，該電池顯示出強大的耐用性，在持續照明 625 小時後仍保留了 90% 的初始效率。研究中技術性地解釋道，「鈣鈦礦–有機串聯電池在按照 ISOS-L-1 協議運作 625 小時後，保留了 90% 的初始功率轉換效率。」
中國科學家在鈣鈦礦太陽能電池技術上取得突破
傳統的標準硅太陽能電池固有的重量和生產成本較高，相比之下，下一代串聯太陽能電池採用了堆疊的多層設計，類似於夾心三明治。在這種方法中，通過結合不同材料來形成各層，每層都經過優化，以吸收太陽光譜中不同波長的光線。整體而言，這使得該電池能夠比標準硅電池更高效地收集陽光。
然而，用於串聯太陽能電池的寬帶隙（WBG）鈣鈦礦容易出現結構不穩定的問題。具體來説，高溴（Br）含量會在製造過程中導致化學混合不均，並在光照下出現「鹵素分離」（元素分離），這會降低電池性能。為了穩定太陽能電池，研究人員引入了一種光敏添加劑 TDB，它以兩階段的過程運作。首先，TDB 在結晶過程中減緩溴的快速沉澱，確保所有化學元素在混合物烘烤時能完全且均勻地混合。
然後，當電池暴露於陽光下時，該添加劑會發生分子轉變，能夠緊密結合鈣鈦礦的晶粒邊界，阻止缺陷並停止離子遷移，防止材料隨著時間的推移而分離。
在 TDB 添加劑的幫助下，單一寬帶隙太陽能電池實現了 20.01% 的高效功率轉換率，並展現出優異的性能指標，開路電壓高達 1.42 伏特，填充因子強勁，達到 85.13%。當這款電池與有機底部電池集成到一個單體串聯太陽能電池中時，達到了 28.80% 的峯值功率轉換效率（PCE）和 28.04% 的經認證穩態 PCE。研究中提到，「通過將 WBG 鈣鈦礦太陽能電池集成到單體鈣鈦礦–有機串聯電池中，我們達到了 28.80% 的功率轉換效率，並具有 28.04% 的經認證穩態功率轉換效率。」
這些薄膜太陽能電池可印刷在柔性塑料上，類似於低温墨水。這種適應性為日常集成開啟了大門，並有可能將摩天大樓的窗户、智能服裝和可攜式遠足裝備轉變為主動的清潔能源來源。隨著超輕量設計具有巨大的功率與重量比，這些電池也可用於衞星和深空探索任務。在地球或星際之間，下一代能源將是靈活、耐用且極為高效的。正如中國研究人員打破障礙一樣，德國的科學家們也在全球邁向下一代清潔能源的競賽中達成了一項里程碑。
來自赫爾姆霍茨柏林中心（HZB）和柏林洪堡大學的合作團隊，利用定製的串聯太陽能電池實現了 25.5% 的陽光轉電效率。該研究發表於《自然》期刊。