在光伏領(lǐng)域，鈣鈦礦材料因其巨大潛力而成為研究熱點(diǎn)。近期，中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所與德國(guó)波茨坦大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)合作，取得了鈣鈦礦太陽能電池研究的新突破。他們成功開發(fā)出開路電壓達(dá)到1.36V、光電轉(zhuǎn)化效率超過18%的寬帶隙鈣鈦礦太陽能電池。

研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步將這一寬帶隙鈣鈦礦太陽能電池與有機(jī)太陽能電池結(jié)合，構(gòu)建出鈣鈦礦-有機(jī)疊層太陽能電池，實(shí)現(xiàn)了26.4%的光電轉(zhuǎn)化效率，這一成果已經(jīng)第三方認(rèn)證，確認(rèn)效率為25.7%。這是目前此類疊層太陽能電池的最高效率記錄。

相較于其他疊層太陽能電池，鈣鈦礦/有機(jī)疊層太陽能電池具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。它采用寬帶隙鈣鈦礦材料吸收短波長(zhǎng)太陽光，窄帶隙有機(jī)活性層吸收長(zhǎng)波長(zhǎng)太陽光，從而拓寬了可利用的太陽光譜范圍。

鈣鈦礦子電池能過濾高能量光子，保護(hù)有機(jī)活性層免受光降解；有機(jī)子電池則作為封裝層，隔絕水氧，提升環(huán)境穩(wěn)定性。疊層太陽能電池的中間透明電極層還能緩解鈣鈦礦頂電池負(fù)極處的離子擴(kuò)散問題，使整體穩(wěn)定性更優(yōu)。

李永舫/孟磊團(tuán)隊(duì)還深入研究了具有順反異構(gòu)特性的1,4-環(huán)己二胺分子對(duì)寬帶隙鈣鈦礦表面的鈍化機(jī)制，最終篩選出優(yōu)勢(shì)構(gòu)型的順式鈍化分子，有效降低了界面處的電壓損失，提升了太陽能電池效率。

這一研究成果不僅為寬帶隙鈣鈦礦太陽能電池降低電壓損失提供了新思路，還將有力促進(jìn)鈣鈦礦、有機(jī)疊層太陽能電池的發(fā)展。相關(guān)成果已發(fā)表在《自然》正刊上。