我国科学家制备出高性能柔性叠层太阳电池，光电转换效率达 23.4%

IT之家于2月6日报道，从西湖大学微信公众号获悉，学校的未来产业研究中心与工学院的王睿团队在柔性叠层太阳电池领域获得了显著进展—— 他们成功地将钙钛矿材料与铜铟镓硒材料进行了叠加，光电转换效率达到了23.4%。该研究成果已经在《自然・光子学》期刊上发表。

王睿提到：“这种轻薄柔性的叠层太阳电池，其厚度仅相当于人类一根头发丝，未来有潜力广泛应用于建筑、汽车、飞行器及柔性可穿戴设备等多个领域。”

如果将单结钙钛矿太阳电池比作一层“单口味蛋糕”，那么叠层太阳电池就像是多层口味的混合蛋糕。不同层次的蛋糕代表不同的半导体材料，每一层都能“捕捉”特定波长的太阳能。相比“单层”电池，这样的设计可以吸收更广泛的太阳光，从而将其高效转化为电能，打破了单结电池的效率瓶颈。

由于材料本身具有优越的光电性能和易于制备等优点，单结钙钛矿太阳电池的光电转换效率自2009年的3.8%迅速提升至目前接近27%的纪录，并已与目前最具效率的晶体硅太阳电池相当，两者的效率都接近极限。

王睿团队专注于研究钙钛矿与铜铟铟镓硒（CIGS）材料的叠层组合。

制作叠层太阳电池就像是在微观层面打造蛋糕，技术含量极高。这种“蛋糕”不仅有15层之多，且对每一层的厚度和均匀性要求极为严格——每一层都最好无孔洞，不同材料层的制备往往离不开特定的仪器设备，并需进行参数的精确优化和控制。

在2022年，王睿实验室启动了柔性钙钛矿/铜铟镓硒叠层太阳电池的研发。经过一年多的尝试，钙钛矿薄膜在铜铟镓硒基底上仍布满孔洞，难以形成致密的光吸收层，无法达到预期效果。2023年底，团队成员田柳文与王睿讨论后，决定突破之前采用的钙钛矿薄膜制备工艺，在铜铟镓硒基底上尝试不同的制备方法。

在经历多次失败后，终于有一天，他们在电子显微镜下第一次发现其中一个样品展现了均匀致密的钙钛矿表面结构。随即，王睿的团队通过优化钙钛矿层及其他层的制备工艺，使得柔性钙钛矿/铜铟镓硒叠层太阳电池技术实现了迅速突破，光电转换效率不断提升。

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