電子發燒友網綜合報道
在全球能源結構向清潔能源加速轉型的今天，太陽能作為最具潛力的可再生能源之一，其高效利用一直是科學界攻關的核心課題。近日，我國科研團隊在太陽能電池技術領域取得重大突破,深圳理工大學白楊教授聯合復旦大學褚君浩院士團隊在《自然-通訊》發表研究成果，成功開發出超穩定、高效率的寬帶隙鈣鈦礦太陽能電池，并構建出性能優良的全鈣鈦礦疊層器件。

鈣鈦礦材料因其低成本、高光電轉換能力的特性，被公認為下一代太陽能技術的核心材料，然而，并非所有鈣鈦礦材料都能輕松實現高效與穩定的平衡。

此次研究聚焦的 Cs?.?FA?.?DMA?.?Pb (I?.?Br?.?)?寬帶隙鈣鈦礦（1.77eV帶隙）就存在天生缺陷,其晶體結構中離子容易“亂跑”形成空位缺陷，在光照條件下還易發生“鹵化物相分離”，這兩大問題直接導致電池發電效率下降，甚至喪失實用價值。如何讓這類材料既保持高效發電能力，又能長期穩定工作，成為制約鈣鈦礦太陽能電池商業化的關鍵瓶頸。

面對這一挑戰，研究團隊創新性地引入了醚環超分子（冠醚）調控策略。通過精確調控鹵化物與單價陽離子及鉛離子的配位作用，團隊實現了對鈣鈦礦結晶動力學的有效干預，讓晶體結構更趨穩固。

更重要的是，這種超分子工程策略成功抑制了光照下的鹵化物相分離，確保能量能夠高效轉化為穩定的電能輸出。

這一技術突破就像給鈣鈦礦材料加了 “雙重保險”，從結構穩定性和能量轉換效率兩方面同步提升了電池性能。

據介紹，基于這種超分子工程策略制備的寬帶隙鈣鈦礦太陽能電池，展現出了三大優異性能。

一是出色的光電轉換效率：基于這種技術的單結寬帶隙器件，光電轉換效率達到21.01%，在同類研究中處于前沿水平；二是優異的工作穩定性：在最大功率點跟蹤測試中，連續運行1000小時后，電池效率還能保持初始值的95%——這意味著它能長期穩定工作，不用頻繁更換；三是疊層器件高效率：基于該技術構建的兩端全鈣鈦礦疊層太陽能電池獲得了28.44%的光電轉換效率（認證效率27.92%）。

研究團隊介紹，冠醚分子與鈣鈦礦前驅體的默契配合使得結晶過程易于精確調控，且制備工藝簡單，便于大規模生產。這意味著該技術有望走出實驗室，真正走進日常生活。

未來，將其應用于大規模太陽能電站，可顯著降低發電成本，讓清潔能源在與傳統能源的競爭中更具優勢；在新能源汽車領域，它能為車輛提供輕量化、高效率的太陽能充電解決方案，延長續航里程；而在便攜式電子設備上，高效穩定的太陽能電池也將為設備續航帶來新的可能，減少對傳統充電方式的依賴。

隨著全球對碳中和目標的推進，清潔能源技術的重要性日益凸顯。我國科學家在鈣鈦礦太陽能電池領域的這一突破，不僅為下一代太陽能技術發展奠定了關鍵材料基礎，更將加速清潔能源的普及應用。