銅銦鎵硒(CIGS)是一種商業(yè)半導(dǎo)體，以其出色的可調(diào)帶隙、強(qiáng)光吸收、低溫敏感性和卓越的操作穩(wěn)定性而聞名，使其成為下一代串聯(lián)太陽能電池底部電池使用的有希望的候選材料。
柔性鈣鈦礦/CIGS疊層太陽能電池將頂層鈣鈦礦(一種能夠高效將陽光轉(zhuǎn)化為電能的材料)與底層CIGS結(jié)合在一起。因此，這種疊層電池在光伏領(lǐng)域的輕量化、高效應(yīng)用方面擁有巨大潛力。
然而，CIGS表面粗糙，難以在其上制作出高質(zhì)量的鈣鈦礦頂部電池，從而限制了這些串聯(lián)電池的商業(yè)化前景。
在《自然能源》雜志發(fā)表的一項(xiàng)研究中，中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所葉繼春教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組開發(fā)了一種創(chuàng)新的反溶劑接種策略，以提高鈣鈦礦頂電池在粗糙表面上的性能。
科學(xué)家將自組裝單層(SAM)的吸附和溶解過程分離，同時整合鈣鈦礦接種。
他們利用高極性溶劑防止自組裝膜 (SAM) 在溶解過程中聚集，同時以低極性溶劑作為抗溶劑，促進(jìn)吸附過程中致密自組裝膜 (SAM) 的形成。此外，預(yù)混種子層改善了鈣鈦礦的潤濕性和結(jié)晶性，確保其與基底牢固結(jié)合。
憑借這些創(chuàng)新技術(shù)，該團(tuán)隊(duì)成功制備出1.09平方厘米的柔性單片鈣鈦礦/CIGS疊層太陽能電池。與頂級剛性太陽能電池相比，該器件實(shí)現(xiàn)了高達(dá)24.6%的穩(wěn)定效率(認(rèn)證效率為23.8%)，這是迄今為止柔性薄膜太陽能電池的最高效率之一。
經(jīng)過 320 小時的運(yùn)行和 3,000 次半徑為 1 厘米的彎曲循環(huán)后，該設(shè)備仍保留了其初始效率的 90% 以上，表現(xiàn)出卓越的機(jī)械耐久性和長期穩(wěn)定性。
這一成果為開發(fā)成本低、高性能的柔性串聯(lián)太陽能電池奠定了基礎(chǔ)，推動了串聯(lián)太陽能電池技術(shù)的商業(yè)化應(yīng)用。
