記者從南京大學獲悉,該校譚海仁教授課題組與鈣鈦礦光伏企業仁爍光能(蘇州)有限公司組成的聯合團隊,成功研製可直接接觸空氣的環保溶劑,離量産大尺寸鈣鈦礦光伏電池的目標又近了一步。國際學術期刊《科學》12月5日在線發表相關研究論文。

  圖為2024年10月至2025年11月,量産型大尺寸鈣鈦礦光伏組件在仁爍光能(蘇州)有限公司屋頂電站實測的發電表現。(南京大學供圖)

  譚海仁介紹,鈣鈦礦作為新一代光伏技術的熱門材料,具有柔性、成本低、效率高、能耗少等多項優勢。然而,大尺寸鈣鈦礦光伏電池在量産時,長期存在薄膜質量不穩定、工藝不環保以及可靠性不持久三大難題,導致鈣鈦礦“叫好難叫座”。

  “要破解這三難,就好比手裏捧着一塊三角形平板,板上有三顆滾珠,讓三顆滾珠分別老老實實地停在平板的三個角上,才算成功。”譚海仁坦言,團隊此前研製過一種“雞尾酒”溶劑,它雖然低毒、可降解,達到了環保要求,但實驗發現,這種溶劑會阻礙鈣鈦礦的結晶過程,導致鈣鈦礦薄膜附着力變差,容易從基底上剝落。

  論文共同通訊作者、南京大學功能材料與智能製造研究院助理教授肖科告訴記者,團隊經過兩年研究,發現問題出在溶液落到基底上以後,邊緣處揮發速度過快,便提出“溶劑限制邊緣保護”策略,引入一種添加劑,給邊緣穿上“防護服”,有效減慢揮發速度。

  這是鈣鈦礦溶液落到基底上以後,半分鐘、2分鐘、8分鐘的狀態示意圖。右邊一列顯示經“溶劑限制邊緣保護”策略優化的揮發狀態,鈣鈦礦薄膜與基底接觸面積更大、質量更好。(南京大學供圖)

  運用這種新技術,團隊試製了一批長1.2米、寬0.6米的商用尺寸組件。肖科介紹,自2024年以來,這批組件已通過濕熱環境、熱循環、紫外照射等多種可靠性測試,先後獲德國、美國、中國相關檢驗機構的認證和許可,在江蘇蘇州一年多的戶外實測結果也顯示,組件的光電轉化效率表現穩定。

  譚海仁&&,南京大學已與仁爍光能共同提交了相關技術的專利申請,並通過150兆瓦中試生産線獲得性能穩定的成品。“我們在推進大尺寸鈣鈦礦光伏電池走向市場的同時,還將持續加大研發力度,進一步提升電池效率和穩定性。”譚海仁説。(記者陳席元)