10日，記者從福建農(nóng)林大學(xué)獲悉，福建農(nóng)林大學(xué)材料工程學(xué)院綠色光電器件與儲能電池團隊青年教師林智超與西安交通大學(xué)、河南大學(xué)、澳門大學(xué)等單位合作，在破解鈣鈦礦太陽能電池商業(yè)化難題上取得新進(jìn)展。該研究成果已于近日發(fā)表在《自然》（Nature）上，林智超為該論文的共同第一作者。

據(jù)介紹，該研究為制備性能和穩(wěn)定性兼優(yōu)的鈣鈦礦太陽能電池提供新思路，基于一定策略優(yōu)化后的鈣鈦礦太陽能電池可實現(xiàn)26.78%的能量轉(zhuǎn)換效率，在標(biāo)準(zhǔn)工作狀態(tài)下進(jìn)行最大功率點跟蹤，運行2500小時后依舊維持著82%的初始性能，相較于此前的報道有顯著提升。

作為一種新型光伏器件，鈣鈦礦太陽能電池具有可與傳統(tǒng)硅太陽能電池相媲美的性能和巨大的成本優(yōu)勢，在光伏發(fā)電、建筑集成、柔性電子等諸多領(lǐng)域顯現(xiàn)出發(fā)展?jié)摿Γ蔀樘柲茈姵氐闹匾芯糠较颉，F(xiàn)實中，鈣鈦礦太陽能電池商業(yè)化的關(guān)鍵挑戰(zhàn)在于：實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定性的雙優(yōu)。

林智超團隊介紹，聚合物材料在鈣鈦礦太陽能電池中表現(xiàn)出了卓越的內(nèi)部封裝特性，使用聚合物作為界面層可以阻擋水和氧氣對鈣鈦礦層的侵蝕，并抑制離子擴散，提高鈣鈦礦太陽能電池的長期工作穩(wěn)定性。然而，當(dāng)聚合物層過厚時，會存在電子屏蔽效應(yīng)，顯著抑制電荷的提取，導(dǎo)致鈣鈦礦太陽能電池性能的損失，難以同時兼顧穩(wěn)定和高效。富勒烯作為一種碳的同素異形體，呈現(xiàn)足球狀結(jié)構(gòu)，具有高效電子傳導(dǎo)特性。1991年發(fā)現(xiàn)鉀元素內(nèi)嵌的富勒烯C60在-255°C時表現(xiàn)出超導(dǎo)行為，這是迄今為止最高的分子超導(dǎo)溫度。有鑒于此，將內(nèi)嵌金屬富勒烯與聚合物相結(jié)合，有望實現(xiàn)高效電子傳輸和高穩(wěn)定性的雙重突破。

據(jù)介紹，該研究報道了一種磁性金屬釹內(nèi)嵌富勒烯-聚合物（Nd@C82-PMMA）偶聯(lián)層，該偶聯(lián)層通過界面極化，增強了電子提取效率，同時兼具原位封裝和超快電子提取的特點，在促進(jìn)電子高效傳輸?shù)耐瑫r，抑制了離子擴散，保護(hù)了鈣鈦礦層免受水和氧氣的侵蝕，助力效率和穩(wěn)定性的同步提升。