【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，《自然·光子學》(Nature Photonics)在線發(fā)表了物理科學與技術(shù)學院方國家教授團隊關于鈣鈦礦太陽能電池的最新研究成果。論文題目為“Suppressing wide-angle light loss and non-radiative recombination for efficient perovskite solar cells”(《抑制廣角光損失和非輻射復合實現(xiàn)高效鈣鈦礦太陽能電池》)。武漢大學物理科學與技術(shù)學院博士生葛艷松、瑞士洛桑聯(lián)邦理工學院Likai Zheng博士、Jing Gao博士和武漢紡織大學電子電氣工程學院王海兵博士為論文共同第一作者，武漢大學方國家教授、柯維俊教授、瑞士洛桑聯(lián)邦理工學院MichaelGrätzel教授為論文的通訊作者，武漢大學王建波教授、林乾乾教授、楊奕教授、管志強教授、李仲陽教授、劉雍高級工程師等人為論文的共同作者，武漢大學為第一署名單位。
 

　　金屬鹵化物鈣鈦礦太陽能電池得益于近年來器件結(jié)構(gòu)和材料方面的開發(fā)，已快速發(fā)展成為光伏技術(shù)中的有力競爭者，其光電轉(zhuǎn)換效率已突破26%大關。然而，值得注意的是，多數(shù)報道中的效率數(shù)據(jù)均是在垂直模擬太陽光的條件下測得，未能考慮不同入射角度下可能產(chǎn)生的能量損耗問題。實際上，隨著日間陽光入射角度的不斷變化，尤其是當入射光線傾斜角度超過40°時，鈣鈦礦太陽能電池會出現(xiàn)短路電流密度及效率的顯著損失的問題，這無疑為鈣鈦礦電池在大規(guī)模實際應用中設置了障礙。因此，如何有效減少鈣鈦礦電池中的廣角光能量損失以及非輻射復合，成為了提升鈣鈦礦電池全日候光電轉(zhuǎn)換性能的關鍵所在。
 

　　在這項研究中，研究者們發(fā)現(xiàn)基于高粗糙度(有霧度)的微納米結(jié)構(gòu)摻雜氟的二氧化錫導電薄膜襯底(NP-FTO)制成的器件相對常用的比較平整的襯底不僅有更低的廣角光反射損失，具有全天候抗光反射的特性；而且基于該襯底生長的鈣鈦礦薄膜擁有更優(yōu)的晶體質(zhì)量和更高的載流子遷移率；結(jié)合先進的同質(zhì)結(jié)界面調(diào)控技術(shù)，極大地抑制了鈣鈦礦電池器件中的光損失和非輻射復合，實現(xiàn)了光伏性能包括開路電壓、填充因子、短路電流的全面提升，最終實現(xiàn)了26.4%光電轉(zhuǎn)換效率的正置單節(jié)鈣鈦礦電池。同時該襯底技術(shù)具有普適性，基于該襯底制成的全鈣鈦礦疊層電池實現(xiàn)了超過28%的光電轉(zhuǎn)換效率。該普適的技術(shù)也有利于推動其他薄膜光伏電池的發(fā)展。
 

　　該研究得到了國家自然科學基金重點項目和湖北省自然科學基金和重點研發(fā)項目及武漢大學科研公共服務條件平臺的支持。