7 月 29 日消息，中國科學院院士、南京航空航天大學教授郭萬林團隊提出了通過功能材料與水相互作用直接將水中蘊藏的能量轉換成電能的水伏效應，開辟了利用太陽光熱的新途徑。
最近，郭萬林院士團隊又有了新成果：在利用太陽光直接發電的光伏領域協同發力、另辟蹊徑，在面向商業化應用的大面積長效穩定鈣鈦礦電池研究方面取得里程碑式突破，他們采用全新的基于氣相的鈣鈦礦處理方法，制備出光電轉化效率超過 18%、超過 200 平方厘米的鈣鈦礦太陽能電池。
據介紹，該電池可以持續運行壽命超過 4 萬小時，等效戶外運行壽命超 25 年，刷新世界紀錄。相關論文已于 7 月 26 日發表在《科學》上（附 DOI：10.1126/science.adn9453）。
這一研究成果提供了一種面向大面積太陽能模組的氣相氟化處理方法，為獲得均勻且穩定的大面積鈣鈦礦薄膜，以用于實現能滿足商業化要求的太陽能模組和器件打下了堅實基礎，加快了鈣鈦礦太陽能電池從實驗室研究到商業化應用轉變的進程。
根據官方解釋，小面積 (<0.1 cm2) 金屬鹵化物鈣鈦礦太陽能電池 (PSC) 的光電轉換效率已經超過 26%，接近基于硅的商業技術水平，但 PSC 面臨著長期運行穩定性不足的難題，這使得該領域的研究重點從提升轉換效率轉向改進運行穩定性。為此，科學家們發展了如液相處理方法等來鈍化鈣鈦礦材料表面的缺陷，抑制材料運行環境下的老化，從而實現了能長達數千小時穩定運行的太陽能電池，但器件的尺寸僅至數平方厘米，無法滿足商業化需求。如何在保持高的效率前提下實現大面積長效穩定的 PSC 依然是本領域的重大挑戰。
鑒于此，科研團隊開創性地發展了一種全新的基于氣相的處理方法 —— 氣相氟蒸汽處理方法，能在常壓下與鈣鈦礦表面進行大面積均勻鈍化反應。
與基于液相的方法不同，氣相氟化處理能夠在整個薄膜表面實現均勻的反應物分布，并形成穩固的化學鍵，抑制缺陷的形成并錨定表面附近的陰離子，進而實現了穩定超過 18%，持續運行壽命超過 4 萬小時（等效戶外運行壽命超 25 年），面積達到 200 平方厘米的鈣鈦礦電池，突破當前世界記錄，是將鈣鈦礦材料由基礎研究推向應用的一項里程碑式進展。
經過氣相氟化處理的太陽能電池實現了更高的 PCE。0.16 cm2 單元電池和 228 cm2 太陽能模組的光電轉換效率 (PCE) 分別為 24.8% 和 18.1%，這與同類最佳性能的太陽能模組相當。
