華中科技大學(xué)武漢光電國(guó)家研究中心李雄教授研究團(tuán)隊(duì)日前通過(guò)開(kāi)發(fā)能有效隔絕鈣鈦礦離子跨界面遷移的交聯(lián)高分子材料，成功制備了發(fā)電效率高達(dá)20%的鈣鈦礦光伏模組，在室內(nèi)全太陽(yáng)光照老化測(cè)試條件下可連續(xù)正常工作近5000小時(shí)，攻克鈣鈦礦太陽(yáng)能電池光電轉(zhuǎn)換效率低、工作壽命短、難以產(chǎn)業(yè)化的技術(shù)難題。

這一成果日前發(fā)表在頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《自然-能源》上。此外，李雄教授團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)一種可顯著延長(zhǎng)有機(jī)半導(dǎo)體材料使用壽命的氧化活性高分子材料，上述兩類(lèi)高分子功能材料的結(jié)合使用，“提效、延壽，模組化”，為鈣鈦礦光伏產(chǎn)業(yè)化掃除了重大技術(shù)障礙。

目前，硅基太陽(yáng)能電池在光伏市場(chǎng)占主導(dǎo)地位，但其發(fā)電成本仍高于水電、火電。近年來(lái)，鈣鈦礦太陽(yáng)能電池不斷取得研究進(jìn)展，已有團(tuán)隊(duì)成功研發(fā)出轉(zhuǎn)換效率達(dá)到20%以上的小面積鈣鈦礦光伏電池，僅用10余年時(shí)間，轉(zhuǎn)換效率就達(dá)到硅基電池50年發(fā)展才達(dá)到的轉(zhuǎn)換效率。但其面積小、壽命較短，成為產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的瓶頸。

中科院外籍院士、染料敏化太陽(yáng)能電池之父米夏埃爾·格雷策爾教授認(rèn)為，李雄教授的成果，為鈣鈦礦太陽(yáng)能電池產(chǎn)業(yè)化掃除重大技術(shù)障礙，對(duì)制備高性能、長(zhǎng)壽命的鈣鈦礦光伏電池提供了有效解決方案。

“鈣鈦礦可人工合成，鈣鈦礦太陽(yáng)能電池采用溶液法制備，具有成本優(yōu)勢(shì)且可清潔生產(chǎn)，被認(rèn)為是新一代太陽(yáng)能電池中最有望商業(yè)化的技術(shù)路線(xiàn)之一。”李雄說(shuō)。

2023年2月，首屆湖北省博士后創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽總決賽現(xiàn)場(chǎng)，以李雄團(tuán)隊(duì)博士后郭銳博士等科研人員為核心的項(xiàng)目《柔性鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化》摘得金獎(jiǎng)。據(jù)郭銳介紹，鈣鈦礦太陽(yáng)能電池可柔性化、輕量化、半透明化，彌補(bǔ)晶硅電池弱光場(chǎng)景無(wú)法有效發(fā)電的缺陷，在光伏建筑一體化領(lǐng)域應(yīng)用潛力巨大。

2023年以來(lái)，鈣鈦礦太陽(yáng)能電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程顯著提速，產(chǎn)業(yè)化初具雛形。李雄介紹，采用上述新技術(shù)生產(chǎn)的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，光電轉(zhuǎn)換效率高、穩(wěn)定性強(qiáng)、使用壽命長(zhǎng)，可大規(guī)模穩(wěn)定生產(chǎn)。“下一步，團(tuán)隊(duì)將在提高鈣鈦礦太陽(yáng)能電池穩(wěn)定性、提高效率和使用壽命等方面不斷探索，為鈣鈦礦太陽(yáng)能電池進(jìn)一步打開(kāi)產(chǎn)業(yè)發(fā)展空間。”