華中科技大學武漢光電國家研究中心李雄教授研究團隊日前通過開發(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20%的鈣鈦礦光伏模組，在室內(nèi)全太陽光照老化測試條件下可連續(xù)正常工作近5000小時，攻克鈣鈦礦太陽能電池光電轉(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)表在頂級學術(shù)期刊《自然-能源》上。此外，李雄教授團隊還發(fā)現(xiàn)一種可顯著延長有機半導體材料使用壽命的氧化活性高分子材料，上述兩類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，硅基太陽能電池在光伏市場占主導地位，但其發(fā)電成本仍高于水電、火電。近年來，鈣鈦礦太陽能電池不斷取得研究進展，已有團隊成功研發(fā)出轉(zhuǎn)換效率達到20%以上的小面積鈣鈦礦光伏電池，僅用10余年時間，轉(zhuǎn)換效率就達到硅基電池50年發(fā)展才達到的轉(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、染料敏化太陽能電池之父米夏埃爾·格雷策爾教授認為，李雄教授的成果，為鈣鈦礦太陽能電池產(chǎn)業(yè)化掃除重大技術(shù)障礙，對制備高性能、長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，鈣鈦礦太陽能電池采用溶液法制備，具有成本優(yōu)勢且可清潔生產(chǎn)，被認為是新一代太陽能電池中最有望商業(yè)化的技術(shù)路線之一?！崩钚壅f。

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，以李雄團隊博士后郭銳博士等科研人員為核心的項目《柔性鈣鈦礦太陽能電池的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化》摘得金獎。據(jù)郭銳介紹，鈣鈦礦太陽能電池可柔性化、輕量化、半透明化，彌補晶硅電池弱光場景無法有效發(fā)電的缺陷，在光伏建筑一體化領(lǐng)域應用潛力巨大。

2023年以來，鈣鈦礦太陽能電池產(chǎn)業(yè)化進程顯著提速，產(chǎn)業(yè)化初具雛形。李雄介紹，采用上述新技術(shù)生產(chǎn)的鈣鈦礦太陽能電池，光電轉(zhuǎn)換效率高、穩(wěn)定性強、使用壽命長，可大規(guī)模穩(wěn)定生產(chǎn)。“下一步，團隊將在提高鈣鈦礦太陽能電池穩(wěn)定性、提高效率和使用壽命等方面不斷探索，為鈣鈦礦太陽能電池進一步打開產(chǎn)業(yè)發(fā)展空間。”