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記者11月2日從南京工業(yè)大學（以下簡稱“南工大”）獲悉，該?？蒲袌F隊采用“全真空熱蒸發(fā)”技術，制備出0.066平方厘米的鈣鈦礦光伏器件，光電轉換效率高達25.19%，且該器件在持續(xù)工作超過1000小時后，性能依然保持在95%以上。同時，此方法制備的1平方厘米器件，效率也達到23.38%，展現出較大的產業(yè)化潛力。相關研究成果發(fā)表在國際學術期刊《自然·光子學》上。
“目前在國際上，實驗室最常用的光電轉化制備方法是溶液法，譬如旋涂、涂布等。”論文第一作者、南工大博士生徐雨田介紹，“溶液制備過程中，通常會使用到N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亞砜等有毒溶劑，這對健康和環(huán)境不友好，也限制了大規(guī)模生產。”
論文通訊作者、南工大副教授郭慶勛解釋，此次研究中，團隊采用的“全真空熱蒸發(fā)”技術，像在真空罐里“蒸鍍”薄膜。它將原材料加熱，使其以分子或原子的形式“飛”到基板上，均勻凝結成膜。這種方法全程無溶劑，工藝控制精準，膜層均勻致密，被認為是將高性能鈣鈦礦光伏器件從實驗室推向生產線的“理想候選人”。
如何在均勻成膜的基礎上，提高光電轉換效率，成為團隊攻克的又一難題。論文共同通訊作者、南工大教授陳永華說，團隊創(chuàng)新性地采用了“反向逐層”沉積策略。
“傳統(tǒng)做法可能是先鋪金屬鹵化物的‘磚塊’，再澆甲脒氫碘酸鹽的‘水泥’；而我們反其道而行之，先沉積‘水泥’，再沉積‘磚塊’?！标愑廊A說，這一順序結合一種自組裝分子，可以在后續(xù)退火時，極大促進固態(tài)原料之間的相互反應和擴散，最終“生長”出高質量的鈣鈦礦晶體薄膜。
借助這些獨特技術，團隊攻克了鈣鈦礦光伏器件效率瓶頸，將小面積電池效率提升至25.19%，更實現了器件的工作穩(wěn)定性。
論文共同通訊作者、中國科學院院士黃維表示，“此項成果，不僅刷新了全真空熱蒸發(fā)技術的世界紀錄，也為未來進一步優(yōu)化工藝、提升器件性能、規(guī)?；圃旄竺娣e高效、穩(wěn)定、環(huán)境友好的鈣鈦礦光伏器件提供了科學基礎?！保ㄓ浾呓瘌P 通訊員楊芳）
責任編輯：魏敏
