中國科學院半導體研究所傳來喜訊，游經碧研究員帶領的科研團隊在鈣鈦礦太陽能電池領域取得重大突破。他們成功制備出高質量的鈣鈦礦半導體薄膜，并基于此開發出光電轉換效率高達27.2%的鈣鈦礦太陽能電池原型器件，相關成果已發表于國際頂級學術期刊《科學》（Science）。
鈣鈦礦太陽能電池因其低成本印刷制備工藝和高光電轉換效率，被視為新一代能源存儲技術的關鍵方向。然而，要實現高效率，高質量鈣鈦礦半導體薄膜的制備是核心挑戰。甲基氯化銨（MACl）作為常用的輔助材料，雖能降低成核勢壘并促進晶體生長，但傳統方法會導致氯元素在鈣鈦礦中分布不均，進而影響器件性能。
針對這一問題，研究團隊創新性地提出了垂直方向均勻化氯元素分布策略（HVCD）。通過在薄膜生長過程中引入堿金屬草酸鹽，利用其解離出的鉀離子與氯離子的強結合作用，有效抑制了氯元素的垂直遷移，使其在材料中均勻分布。這一方法不僅顯著延長了載流子壽命至20微秒，還將界面缺陷態密度降低至1013每立方厘米，大幅減少了載流子復合和界面電子勢壘。
基于均勻氯分布的鈣鈦礦薄膜，團隊研制的太陽能電池原型器件展現出優異的穩定性和效率。在1個標準太陽光和最大功率輸出條件下持續運行1529小時后，器件仍保持初始效率的86.3%；在85℃光熱耦合加速老化測試中，1000小時后效率仍達82.8%。這一成果實現了效率與穩定性的協同提升，為鈣鈦礦電池的產業化應用提供了關鍵技術支撐。
該研究突破了傳統鈣鈦礦電池的效率瓶頸，其低成本、高效率的特性使其在未來能源領域具有廣闊前景。隨著技術進一步優化和成本降低，鈣鈦礦太陽能電池有望成為全球清潔能源轉型的重要推動力。
