柔性钙钛矿/CIGS叠层太阳能电池效率23.8%

近日，中国科学院宁波材料技术与工程研究所(以下简称宁波材料研究所)和合作伙伴成功制备了软性钙钛矿/CIGS叠层太阳能电池，认证效率为23.8%。连续运行320小时后，该电池仍能保持90%以上的初始性能。

4月18日，《自然能源》发表了相关成果。

软钙钛矿/铜镓镓硒(CIGS)叠层太阳能电池在轻质柔性光伏领域具有广阔的应用前景，因为它兼顾了钙钛矿优异的光电性能和CIGS优异的机械柔韧性，已成为对重量敏感应用场景的重要技术选择之一，如低空飞机和近地轨道卫星。

然而，该系统面临的关键科学问题是，粗糙的CIGS底电池表面会使钙钛矿活性层难以实现对称覆盖。同时，传统的自组装单分子(SAMs)空穴传输材料容易出现团聚和界面脱附。各种因素严重制约了叠层设备(尤其是大型设备)的光电转换效率和长期稳定性。

因此，开发适用于表面粗糙的钙钛矿屋顶电池对称生长技术，成为快速稳定的软钙钛矿/CIGS层压电池的核心问题。

在研究员叶继春的带领下，宁波材料研究所硅基太阳能和宽禁带半导体团队在钙钛矿叠层太阳能电池研究的基础上，在高效钙钛矿/CIGS叠层电池领域取得了新的进展。

本文第一作者、宁波材料研究所副研究员应智琴告诉《中国科学报》，该团队开发了一种解耦SAMS吸附和溶解过程的反溶剂种子层策略，同时整合钙钛矿晶种，诱导生长。

其中，在溶解过程中，高极性溶剂可以抑制SAMS中的集群，低极性反溶剂可以为SAMS吸附提供良好的热学环境。

通过引入预混晶种层，可以提高钙钛矿的润湿性、结晶质量和界面附着力。

他们最终制备了1cm2软钙钛矿/CIGS叠层太阳能电池，认证效率为23.8%，是目前1cm2软钙钛矿/CIGS叠层太阳能电池效率最高的值，制备的电池在连续运行320小时后仍保持90%以上的初始性能，并能在1cm的弯曲半径下承受3000次弯曲循环。