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新加坡國立大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)在提升鈣鈦礦硅串聯(lián)太陽能電池穩(wěn)定性方面取得突破。通過改良層間連接材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，該團(tuán)隊(duì)成功使電池在65攝氏度持續(xù)運(yùn)行1200小時(shí)后仍保持96%以上的初始性能。這項(xiàng)研究成果發(fā)表于《科學(xué)》雜志。

新加坡國立大學(xué)研究人員張博學(xué)博士(左)、樸素敏助理教授(中)和魏明陽助理教授(右)

傳統(tǒng)硅基太陽能電池效率已接近理論極限，而鈣鈦礦硅串聯(lián)太陽能電池通過材料組合可實(shí)現(xiàn)更高光電轉(zhuǎn)換效率。然而，層間連接結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性問題一直制約其商業(yè)化應(yīng)用。研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，鈣鈦礦與硅層之間的自組裝單分子層在高溫下容易結(jié)構(gòu)失效，導(dǎo)致性能衰減。

研究負(fù)責(zé)人樸素敏助理教授表示：“我們著重加強(qiáng)了最薄弱的環(huán)節(jié)——兩種材料之間的超薄分子層。”團(tuán)隊(duì)開發(fā)出新型交聯(lián)結(jié)構(gòu)分子層，通過化學(xué)鍵形成穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)，顯著提升耐熱性。改進(jìn)后的鈣鈦礦硅串聯(lián)太陽能電池效率超過34%，并獲得獨(dú)立認(rèn)證機(jī)構(gòu)33.6%的效率確認(rèn)。

共同通訊作者魏明陽助理教授指出：“傳統(tǒng)自組裝單分子層在高溫下會(huì)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)缺陷，阻礙電荷傳輸。新型交聯(lián)設(shè)計(jì)有效維持了層間界面的穩(wěn)定性。”該研究為解決鈣鈦礦硅串聯(lián)太陽能電池長期運(yùn)行可靠性問題提供了新方案。

研究團(tuán)隊(duì)下一步計(jì)劃在新加坡熱帶氣候條件下進(jìn)行原型測(cè)試，并推進(jìn)模塊化放大研究。這項(xiàng)突破為開發(fā)兼具高效率與長壽命的新型太陽能電池奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

更多信息： Boxue Zhang 等人，《用于鈣鈦礦/硅串聯(lián)太陽能電池穩(wěn)定運(yùn)行的交聯(lián)分子接觸》，《科學(xué)》(2025)。期刊信息： 科學(xué)

審核編輯 黃宇