鈣鈦礦太陽能電池長期面臨一個兩難困境：提升效率往往犧牲壽命，延長壽命又常拉低效率。在一項最新研究中，韓國科學技術院科學家另辟蹊徑，用一種改良的“2D鈍化層設計”，精準調控鈣鈦礦電池表面鈍化層的微觀結構，同時實現了超25%的轉換效率與出色的長期穩定性。相關成果發表于最新一期《焦耳》雜志。
團隊利用更穩固的“DJ型2D鈣鈦礦”作為鈍化層，通過調節熱處理條件，精確控制層內鈣鈦礦堆疊層數與堆疊方式。圖片來源：《焦耳》雜志
在全球應對氣候危機、加速能源轉型的背景下，讓太陽能電池既高效又耐用，成為關鍵課題。
鈣鈦礦太陽能電池被視為下一代高效光伏技術，效率提升迅猛，但致命短板在于耐用性——高溫、高濕、強光之下，性能易衰退，其商業化之路因此受阻。
此前，科學家常用“3D/2D結構”策略，即在三維鈣鈦礦層上覆蓋一層二維層，以修補表面缺陷、增強穩定性。但二維層結構不牢，容易變形，性能隨之滑坡。
在最新研究中，韓國團隊利用更穩固的“DJ型2D鈣鈦礦”作為鈍化層，并通過調節熱處理條件，實現了對層內鈣鈦礦堆疊層數與堆疊方式的精確控制。好比砌磚時，通過控制固化溫度與時間，讓“黏合劑”更緊實、更有序。結果，電荷傳輸更順暢，光電轉換效率躍升，鈍化層結構也愈發堅韌，耐用性大幅增強。
應用該設計策略的鈣鈦礦太陽能電池，光電轉換效率高達25.56%(認證效率25.59%)，并在85℃、85%相對濕度及持續光照條件下仍保持優異表現，展現出卓越的長期穩定性。
團隊還將該技術拓展到大面積組件，驗證了其良好的一致性。這項成果說明，通過表面鈍化層的結構設計，鈣鈦礦太陽能電池可以兼顧效率與壽命。即便工藝流程有所波動，該技術仍能保持穩定，為大規模制造鋪平了道路。
