【儀表網 研發快訊】柔性鈣鈦礦/銅銦鎵硒(CIGS)疊層太陽電池因其兼具鈣鈦礦優異的光電性能和CIGS出色的機械柔韌性，在輕質柔性化光伏領域展現出廣闊的應用前景。然而，該體系面臨的關鍵科學問題在于，粗糙的CIGS底電池表面會導致鈣鈦礦活性層難以實現均勻覆蓋，同時傳統自組裝單分子(SAMs)空穴傳輸材料易發生團簇和界面脫附現象，這些因素嚴重制約了疊層器件(尤其是大面積器件)的光電轉換效率和長期穩定性。因此，開發適用于粗糙表面的鈣鈦礦頂電池均勻生長技術，成為實現高效穩定柔性鈣鈦礦/CIGS疊層電池亟待解決的核心難題。
近期，中國科學院寧波材料技術與工程研究所硅基太陽能及寬禁帶半導體團隊在葉繼春研究員的帶領下，在前期鈣鈦礦疊層太陽電池研究的基礎上(Nat. Energy 2023, 8, 1250; Joule 2022, 6, 2644; Nat. Commun. 2023, 14, 2166; Adv. Mater. 2023, 35, 2211962; Adv. Mater. 2024, 36, 2311501; Adv. Mater. 2025, 37, 2416530; Nano-Micro Lett. 2025, 17; Sci. Bull. 2024, 69, 1887; Adv. Energy Mater. 2025, 15, 2403021; Adv. Energy Mater. 2025, 15, 2405675; ACS Energy Lett. 2024, 9, 4018)，在高效鈣鈦礦/CIGS疊層電池領域取得了新進展。團隊開發了一種反溶劑種子層策略，解耦SAMs吸附與溶解過程，并同步整合鈣鈦礦晶種誘導生長。其中在溶解過程中，高極性溶劑可抑制SAMs中團簇，在吸附過程中，低極性反溶劑可為SAMs吸附提供良好的熱力學環境。通過引入預混晶種層，可提升鈣鈦礦的潤濕性、結晶質量和界面粘附力。最終實現了1 cm2認證效率為23.8%的柔性鈣鈦礦/CIGS疊層太陽電池，在連續工作320小時后仍保持90%以上初始性能，并可在1厘米彎曲半徑下耐受3000次彎折循環。
相關成果以“Antisolvent seeding of self-assembled monolayers for flexible monolithic perovskite/Cu(In,Ga)Se tandem solar cells”為題發表于Nature Energy (DOI:10.1038/s41560-025-01760-6)期刊，寧波材料所應智琴副研究員為論文第一作者，楊熹副研究員和葉繼春研究員為論文通訊作者。該研究得到了國家重點研發計劃(2024YFB3817304)、國家自然科學基金(62204245、U23A200098)、浙江公益基金白馬湖聯合基金(LBMHD24E020002)、浙江省重點研發計劃(2024C01092、2025C01154)、寧波市重點研發計劃(2023Z151、2024QL037)和寧波材料所所長基金(2022SZKY0307)等項目的支持。
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