香港科技大学研究团队在新型钙钛矿太阳能电池寿命研究领域取得突破性进展,成功攻克长期制约钙钛矿光伏技术商业化落地的核心稳定性难题,为该类低成本、高效率太阳能电池的大规模应用扫清了关键技术障碍。
据团队介绍,钙钛矿太阳能电池凭借光吸收能力强、制备成本低、可柔性加工等突出优势,被视为下一代光伏技术的核心赛道方向,过往实验室认证的光电转换效率已经可以媲美传统晶硅电池,但材料本身在光照、湿热、电场等实际工作环境下容易出现分解、性能衰减的问题,器件工作寿命远达不到商业化应用的基本要求,成为领域内多年未能突破的技术堵点。
针对这一痛点,港科大跨学科研究团队耗时多年攻关,从钙钛矿材料的本征缺陷调控、界面稳定性修饰、封装结构优化三个维度协同切入,开发出了一套全新的器件制备工艺方案。团队通过分子级设计引入了兼具钝化效果与阻隔能力的新型功能材料,一方面有效填充了钙钛矿薄膜晶界处的易损缺陷位点,阻断了离子迁移引发的材料自降解路径;另一方面在器件各层界面构建了致密的疏水、阻氧防护结构,从根源上缓解了外界环境因素对电池核心层的侵蚀。
经第三方权威机构按照光伏行业商用测试标准开展的严苛老化验证,采用该新技术制备的钙钛矿太阳能电池,在连续光照、恒定85摄氏度高温、85%相对湿度的极端模拟工作条件下,运行超3000小时后仍能保持初始光电转换效率的90%以上,在同等测试条件下的稳定性表现较过往常规结构的钙钛矿电池提升了近5倍,首次满足了钙钛矿光伏组件商用化要求的寿命基准阈值。
团队相关负责人表示,该技术方案完全适配现有钙钛矿电池的规模化生产线工艺,不需要额外增加高额的制造成本,未来可广泛应用于分布式光伏电站、建筑光伏一体化、柔性可穿戴供电设备、空间飞行器电源等多元场景,对于推动光伏产业技术迭代、降低清洁能源使用成本、助力双碳目标落地具备重要的现实意义。目前团队已经和国内多家新能源头部企业达成合作意向,将共同推进该技术的中试放大与量产落地工作,预计相关商业化产品有望在未来3到5年内逐步推向市场。
