錫基鈣鈦礦太陽(yáng)能電池  本文圖均為 復(fù)旦大學(xué)供圖

10月16日，澎湃新聞（www.dbgt.com.cn）記者從復(fù)旦大學(xué)獲悉，近日，復(fù)旦大學(xué)智能材料與未來(lái)能源創(chuàng)新學(xué)院梁佳青年研究員團(tuán)隊(duì)研發(fā)出了錫基鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，不僅實(shí)現(xiàn)了全生命周期無(wú)害，甚至突破了光電轉(zhuǎn)換效率的世界紀(jì)錄。

相關(guān)成果以《基于均一埋底界面的錫基鈣鈦礦太陽(yáng)能電池》（Tin-based perovskite solar cells with a homogeneous buried interface）為題，于北京時(shí)間10月15日晚間在《自然》（Nature）期刊以加速預(yù)覽的形式在線發(fā)表。

在全球清潔能源的競(jìng)賽中，鈣鈦礦太陽(yáng)能電池以高效率、低成本和易加工等優(yōu)勢(shì)成為新一代光伏技術(shù)的熱門方向。然而，這一技術(shù)體系的核心材料含鉛，潛在的環(huán)境與健康風(fēng)險(xiǎn)始終如“達(dá)摩克利斯之劍”般懸于頭頂。如何在兼顧性能的前提下擺脫“鉛”的束縛，實(shí)現(xiàn)真正綠色無(wú)害的光伏發(fā)電？這是國(guó)際學(xué)界亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題。

自2021年回國(guó)加入復(fù)旦，梁佳團(tuán)隊(duì)便致力于破解這一問(wèn)題。為實(shí)現(xiàn)綠色無(wú)害化，他們將目光鎖定在同樣具有優(yōu)異光電特性、但環(huán)境友好的“錫”元素上。梁佳表示，團(tuán)隊(duì)的目標(biāo)很明確，就是打造一款真正綠色、全生命周期無(wú)害的太陽(yáng)能電池。

過(guò)去五年，梁佳團(tuán)隊(duì)圍繞缺陷調(diào)控、界面優(yōu)化、載流子抽取和功能層設(shè)計(jì)等關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題持續(xù)攻關(guān)，系統(tǒng)建立了從材料生長(zhǎng)到能帶調(diào)控和界面工程的完整技術(shù)體系，成功制備出綠色環(huán)保和轉(zhuǎn)換高效的錫基鈣鈦礦太陽(yáng)能電池。這一成果經(jīng)第三方權(quán)威認(rèn)證，光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了17.7%，打破了此前16.5%左右的鈣鈦礦光電轉(zhuǎn)換效率世界紀(jì)錄，成為目前錫基鈣鈦礦太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率的世界第一。

梁佳團(tuán)隊(duì)合影

梁佳表示，這項(xiàng)技術(shù)特別適合在與人類密切接觸的能源領(lǐng)域發(fā)揮作用。他舉例道，汽車車頂可以直接使用該太陽(yáng)能電池，在實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定發(fā)電的同時(shí)，有效避免鉛元素帶來(lái)的中毒隱患。

下一步，團(tuán)隊(duì)希望與相關(guān)領(lǐng)域企業(yè)建立合作，建設(shè)實(shí)驗(yàn)基地，推進(jìn)錫基鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的產(chǎn)業(yè)化。未來(lái)，這一綠色光伏技術(shù)有望在光伏建筑一體化、可穿戴能源器件、汽車車頂以及離網(wǎng)清潔供能系統(tǒng)等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)廣泛部署。