近日, 中國科學院大連化學物理研究所薄膜矽太陽電池研究組研究員劉生忠聯合陝西師範大學研究員楊棟受邀在《德國應用化學》 (Angew. Chem. Int. Ed.) 上發表綜述文章, 該文章總結和探討了柔性鈣鈦礦太陽能電池的最新進展, 應用成本, 以及潛在的機遇與挑戰.
隨著科技的快速發展, 人們對攜帶型電子設備, 電子顯示器, 以及可穿戴電子產品等柔性電子器件的需求越來越多. 柔性太陽能電池由於具有質量輕, 易於運輸, 安裝等優勢成為未來攜帶型電子產品的最佳選擇之一. 近年來發展起來的新型鈣鈦礦太陽能電池具有結構簡單, 可低溫加工, 效率高, 以及價格低廉等優點, 非常適用於製備柔性太陽能電池. 因此, 當前國內外都加快了基於鈣鈦礦材料的柔性太陽能電池的研究. 其研究主要集中在如何提升柔性鈣鈦礦太陽能電池的效率, 加大有效面積, 降低成本, 實現低溫製備, 以及大規模生產等問題上. 該團隊近年來在鈣鈦礦太陽能電池領域取得了一系列進展, 多次創造柔性及剛性平面型鈣鈦礦太陽能電池的最高效率, 目前仍是柔性和剛性平面型鈣鈦礦太陽能電池最高效率的保持者 (Energy Environ. Sci., Adv. Mater., Energy Environ. Sci. Adv. Mater., Nat. Commun.) .
該綜述介紹了目前低溫鈣鈦礦薄膜的多種製備方法, 以及其各自的優缺點; 闡述了低溫界面層 (包括電子和空穴傳輸層) 材料在柔性鈣鈦礦太陽能電池中的應用; 總結了不同柔性電極在柔性鈣鈦礦太陽能電池發展過程中的重要曆程; 分析了柔性鈣鈦礦太陽能電池的環境和機械穩定性, 以及如何利用柔性封裝技術提升其環境穩定性. 隨後, 文章展望了柔性鈣鈦礦太陽能電池在可穿戴等攜帶型電子器件中的應用, 並且估算了柔性鈣鈦礦太陽能電池實現大規模真空卷到卷的製備後成本. 最後, 該綜述預測並強調了柔性鈣鈦礦太陽能電池在未來實際生產中面臨的機遇和挑戰.
該工作得到國家重點研究與發展計劃, 中央高校基礎研究基金, 國家自然科學基金項目, 111項目, 國家大學科研基金, 長江學者創新團隊的支援.
