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【 光电转换率刷新世界纪录！
钙钛矿光伏组件重大突破 】
首图来源：科技日报
随着人类太空活动的增多，发展兼具高效、轻质与强环境适应性的新一代空间光伏技术，已成为迫切需求。
全钙钛矿叠层太阳能电池具备更宽光谱利用能力，理论效率有望突破40%。同时，钙钛矿材料吸光系数高，仅需亚微米厚度即可实现高效光电转换，其比功率（单位重量产生的功率）可达传统刚性电池的10倍以上，能够显著降低发射重量并简化太阳翼展开机构，为空间轻量化光伏系统提供了理想方案。
6月16日，据南京大学消息，该校先进制造学院肖科助理教授、化学学院王元元教授、现代工程与应用科学学院谭海仁教授团队在全钙钛矿叠层光伏技术取得重要突破。
该校教授谭海仁团队联合仁烁光能（苏州）有限公司团队成功研制出大面积全钙钛矿叠层光伏组件，经日本电气安全环境研究所（JET）认证，该组件的光电转换效率高达26.2%，刷新了该面积等级全钙钛矿叠层光伏组件的世界纪录。
6月15日，相关研究成果《Nanocrystal-tailored junction for all-perovskite tandem solar module》以快速预览形式在线发表于《Nature》主刊。
来源：Nature
目前，将大面积全钙钛矿叠层光伏组件应用于太空，仍面临一系列技术挑战，例如组件复合连接层光学损失大，剧烈温度冲击会加速金属扩散及有机层退化等，些问题严重制约了组件的效率提升和在空间辐照、真空、冷热交变等极端环境下的长期运行可靠性。
针对这些问题，团队此次制备出一种65平方厘米的无空穴传输层的隧穿复合结结构的光伏组件，该结构采用纳米晶功能层替代传统超薄金属复合层，并去除聚3,4-乙烯二氧噻吩：聚苯乙烯磺酸盐（PEDOT:PSS）空穴传输层，实现了界面连接层的结构重构。
“该设计显著降低了光学损耗，提升了透光性能，同时改善了大面积制备中的均匀性与一致性。”论文第一作者兼通讯作者、南京大学先进制造学院助理教授肖科介绍，由于有效避免了金属扩散与有机层退化问题，器件稳定性也得到明显提升，从而为全钙钛矿叠层组件提供了更加可靠的界面结构。
由于去除了PEDOT:PSS空穴传输层，铅-锡窄带隙钙钛矿中的电荷输运受到限制。为此，研究团队通过体相与界面的协同调控，提升了空穴输运能力。
此外，薄膜均匀性是提升大面积全钙钛矿叠层光伏组件效率的关键因素。为此，研究团队基于刮涂工艺，针对铅-锡窄带隙钙钛矿开发了一种由2-甲氧基乙醇（2-Me）和四氢呋喃（THF）组成的二元共溶剂体系。两者协同作用，实现了大尺寸钙钛矿薄膜的均匀可控制备，为叠层组件的规模化制造奠定了工艺基础。
同时，团队还发现，磷酸基空穴选择性传输材料有助于缓解铅-锡窄带隙钙钛矿在大面积制备时的薄膜应力分布不均的问题。最终，所制备的65平方厘米全钙钛矿叠层组件获得26.6%的实验室认证效率，并经日本电气安全与环境技术实验室（JET）独立认证达到26.2%，刷新了该面积等级全钙钛矿叠层组件的世界效率。
目前，我国太空光伏实验正在加速。5月25日凌晨，神舟二十三号载人飞船与中国空间站天和核心舱成功对接。本次成功发射的神舟二十三号载人飞船共携带9项科学实验上行中国空间站，其中，钙钛矿太阳能电池动态服役实验备受瞩目，这也是空间站首次开展此类实验。
该实验重点聚焦于两类钙钛矿太阳能电池材料和器件——单结钙钛矿电池与钙钛矿基叠层电池。其中，单结钙钛矿电池由仁烁光能联合南京大学、中国科学院半导体研究所共同研制。
（来源：南京大学、科技日报、央视新闻；整理：Penn）
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