近日，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所薄膜太陽電池研究組高級(jí)工程師王輝、副研究員王開和研究員劉生忠團(tuán)隊(duì)，與西安電子科技大學(xué)教授張春福、郝躍院士團(tuán)隊(duì)及中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院研究員黃旻團(tuán)隊(duì)合作，首次報(bào)道了臨近空間環(huán)境鈣鈦礦太陽電池晝夜性能演化的研究成果。相關(guān)成果發(fā)表于《先進(jìn)能源材料》。

臨近空間是指距地表20~100千米的空間，這一空間氣流相對(duì)平穩(wěn)、垂直對(duì)流小，是部署空中飛行平臺(tái)，執(zhí)行監(jiān)視預(yù)警、通信中繼、導(dǎo)航定位及環(huán)境監(jiān)測等任務(wù)的理想環(huán)境。而鈣鈦礦太陽電池具有較高的功質(zhì)比，是空中飛行平臺(tái)良好的能源供應(yīng)器件。但是不同于地面環(huán)境，臨近空間較強(qiáng)的紫外線照射強(qiáng)度、較大的晝夜溫差變化會(huì)對(duì)鈣鈦礦太陽電池發(fā)電性能造成影響。目前，尚沒有臨近空間環(huán)境鈣鈦礦太陽電池晝夜性能演化的相關(guān)研究。

研究團(tuán)隊(duì)制備的鈣鈦礦太陽電池搭載高空氣球，在高度為23千米的臨近空間，進(jìn)行了長達(dá)19個(gè)小時(shí)的飛行試驗(yàn)，研究了鈣鈦礦太陽電池在長時(shí)長、大溫差、強(qiáng)紫外、低氣壓臨近空間環(huán)境中的晝夜性能演化規(guī)律，并探討了可能的變化機(jī)制。

研究表明，鈣鈦礦太陽電池在臨近空間展現(xiàn)出優(yōu)異的發(fā)電性能和較好的穩(wěn)定性，最高發(fā)電功率密度達(dá)12 兆瓦/平方厘米（同時(shí)搭載的晶體硅太陽電池發(fā)電功率密度為15兆瓦/平方厘米），目前在臨近空間飛行時(shí)間最長、晝夜溫差變化最大（-70℃至70℃）、發(fā)電功率密度最大。

經(jīng)實(shí)驗(yàn)室效率歸一化后，鈣鈦礦太陽電池與晶體硅太陽電池全天發(fā)電能量密度完全相當(dāng)，展示了鈣鈦礦太陽電池在臨近空間的巨大應(yīng)用潛力。

相關(guān)論文信息：

https://doi.org/10.1002/aenm.202202643

（原標(biāo)題為《研究發(fā)現(xiàn)臨近空間鈣鈦礦太陽電池演化規(guī)律》）