我國(guó)揭開鈣鈦礦光伏電池的“衰老密碼”
2025年06月03日
記者從南京航空航天大學(xué)了解到，該校郭萬林、趙曉明教授團(tuán)隊(duì)近日成功揭示鈣鈦礦光伏電池的老化機(jī)制，提出一套低成本延長(zhǎng)電池壽命的解決方案，有望加快推動(dòng)下一代光伏技術(shù)產(chǎn)業(yè)化。
趙曉明介紹，鈣鈦礦是下一代光伏技術(shù)的重點(diǎn)候選材料，我國(guó)在該領(lǐng)域的研究走在國(guó)際前列，一些小尺寸鈣鈦礦光伏電池的光電轉(zhuǎn)化效率超過27%，達(dá)到商用晶硅光伏電池的水平。但要讓鈣鈦礦走出實(shí)驗(yàn)室、走上生產(chǎn)線，真正為市場(chǎng)所接受，還需攻克大尺寸鈣鈦礦光伏電池轉(zhuǎn)化效率低、壽命短等難題。
業(yè)界通常把轉(zhuǎn)化效率衰減至初始狀態(tài)80%所需的時(shí)間，定義為光伏電池的壽命。郭萬林、趙曉明團(tuán)隊(duì)曾開發(fā)出一種氣相氟化技術(shù)，能夠有效提高電池轉(zhuǎn)化效率、延長(zhǎng)壽命，但需要對(duì)現(xiàn)有光伏生產(chǎn)線大幅改造，增加企業(yè)負(fù)擔(dān)。
“就好比一個(gè)人，前一天再累，晚上睡一覺，第二天又有精神了?！闭撐牡谝蛔髡邔O向楠告訴記者，深入研究發(fā)現(xiàn)，這個(gè)現(xiàn)象背后是碘離子在作祟——白天在陽光照射下，碘離子在鈣鈦礦薄膜上“跑來跑去”，導(dǎo)致薄膜表面出現(xiàn)微小缺陷，轉(zhuǎn)化效率隨之衰減。
找到了癥結(jié)，團(tuán)隊(duì)針對(duì)性地開發(fā)出“氣相輔助表面重構(gòu)”技術(shù)，在鈣鈦礦薄膜表面設(shè)置了一個(gè)個(gè)細(xì)密的隔離艙，把那些“調(diào)皮搗蛋”的碘離子約束在艙內(nèi)，限制它們的活動(dòng)范圍。
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，一塊面積達(dá)785平方厘米、經(jīng)過表面重構(gòu)技術(shù)處理的大尺寸鈣鈦礦光伏電池，在50℃的環(huán)境下經(jīng)受了101次模擬晝夜交替，轉(zhuǎn)化效率僅損失3%。
“相當(dāng)于能夠在戶外穩(wěn)定工作25年?！壁w曉明說，為進(jìn)一步測(cè)試電池性能，團(tuán)隊(duì)讓鈣鈦礦電池和商用晶硅電池共同接受夏季45天高溫高濕環(huán)境和冬季18天低溫環(huán)境的考驗(yàn)，結(jié)果，鈣鈦礦電池在兩種環(huán)境中的壽命均優(yōu)于晶硅電池。
更重要的是，新技術(shù)能夠兼容現(xiàn)有光伏生產(chǎn)線，有效控制改造成本。 據(jù)新華社