近期，中國科學院半導體研究所游經(jīng)碧研究員領導的科研團隊研制出光電轉(zhuǎn)換效率為27.2%的鈣鈦礦太陽能電池原型器件。器件在1個標準太陽光和最大功率輸出點條件下持續(xù)運行1529小時后，仍可保持初始效率的86.3%。此外，器件在1個標準太陽光與85℃光熱耦合加速老化條件下，持續(xù)運行1000小時后仍能維持初始效率的82.8%。

據(jù)了解，鈣鈦礦太陽能電池因其易于低成本印刷制備且具有高光電轉(zhuǎn)換效率的優(yōu)勢，被視為新一代太陽能電池的典型代表，發(fā)展前景廣闊。經(jīng)過十六年的快速發(fā)展，其光電轉(zhuǎn)換效率已從最初的3.8%提升至超過26%，逼近單晶硅太陽能電池的水平，但與理論極限效率仍存在一定差距。實現(xiàn)高效率鈣鈦礦太陽能電池的關鍵要素之一是制備高質(zhì)量的鈣鈦礦半導體薄膜。

科研團隊通過在鈣鈦礦薄膜生長中引入堿金屬草酸鹽，利用解離出的鉀離子與氯離子之間的強結(jié)合作用，有效束縛氯元素的垂直無序遷移，使其在鈣鈦礦材料中均勻分布。基于這一方法，研究團隊成功制備出載流子壽命高達20微秒，界面缺陷態(tài)密度低至1013每立方厘米的鈣鈦礦半導體薄膜。

該研究實現(xiàn)了鈣鈦礦太陽能電池效率與穩(wěn)定性方面的協(xié)同提升，將為其產(chǎn)業(yè)化發(fā)展提供重要支撐。