北極星太陽能光伏網(wǎng)自南京大學(xué)官網(wǎng)獲悉，近日，南京大學(xué)譚海仁教授團(tuán)隊聯(lián)合仁爍光能產(chǎn)業(yè)化研究團(tuán)隊、南京大學(xué)化學(xué)學(xué)院王元元教授課題組，在大面積全鈣鈦礦疊層光伏組件領(lǐng)域取得關(guān)鍵突破，成功研制出大面積全鈣鈦礦疊層光伏組件，經(jīng)日本電氣安全和環(huán)境技術(shù)實驗室(JET)國際權(quán)威認(rèn)證的轉(zhuǎn)換效率高達(dá)26.2%，刷新了該面積等級全鈣鈦礦疊層組件的世界效率。2026年6月15日，相關(guān)研究成果《Nanocrystal-tailored junction for all-perovskite tandem solar module》以快速預(yù)覽形式在線發(fā)表于《Nature》主刊。

據(jù)介紹，當(dāng)前，空間站、衛(wèi)星及深空探測器主要依賴砷化鎵為主的太陽電池技術(shù)，普遍面臨重量大、比功率低、制造及發(fā)射成本高昂等瓶頸。將有效載荷送入近地軌道的成本高達(dá)每千克數(shù)千至數(shù)萬美元，深空任務(wù)則更為昂貴。此外，空間裝備還必須應(yīng)對極端嚴(yán)苛的運行環(huán)境，包括空間輻照(紫外線、高能粒子輻照、太陽風(fēng)等)、近地軌道存在的原子氧侵蝕，以及劇烈的高低溫交替沖擊。因此，發(fā)展兼具高效、輕質(zhì)與強(qiáng)環(huán)境適應(yīng)性的新一代空間光伏技術(shù)，已成為迫切需求。

全鈣鈦礦疊層太陽能電池具備更寬光譜利用能力，理論效率有望突破40%。同時，鈣鈦礦材料吸光系數(shù)高，僅需亞微米厚度即可實現(xiàn)高效光電轉(zhuǎn)換，其比功率(單位重量產(chǎn)生的功率)可達(dá)傳統(tǒng)剛性電池的10倍以上，能夠顯著降低發(fā)射重量并簡化太陽翼展開機(jī)構(gòu)，為空間輕量化光伏系統(tǒng)提供了理想方案。但當(dāng)前大面積全鈣鈦礦疊層組件在面向太空部署與在軌運行的規(guī)模化制備及應(yīng)用中，面臨著一系列關(guān)鍵難題：復(fù)合連接層光學(xué)損失大;界面穩(wěn)定性不足，劇烈溫度沖擊會加速金屬擴(kuò)散及有機(jī)層退化;窄帶隙鉛錫鈣鈦礦薄膜在大面積制備中的成膜均勻性與電荷輸運受限。這些問題嚴(yán)重制約了組件在空間輻照、真空、冷熱交變等極端環(huán)境下的效率保持與長期可靠運行，也限制了該技術(shù)從地面向空間裝備的轉(zhuǎn)化進(jìn)程。

在全鈣鈦礦疊層光伏組件的大面積制備過程中，傳統(tǒng)ALD-SnO2/Au/ PEDOT:PSS 結(jié)構(gòu)的隧穿復(fù)合結(jié)面臨兩大關(guān)鍵難題：(1)超薄金屬復(fù)合層在大面積上實現(xiàn)均勻分布與高精度控制極為困難，微小的厚度變化會對疊層底電池的寄生吸收造成嚴(yán)重影響，同時金屬擴(kuò)散將對器件穩(wěn)定性產(chǎn)生不可逆的損害;(2)PEDOT:PSS 材料的光學(xué)性質(zhì)與化學(xué)穩(wěn)定性較差，嚴(yán)重影響疊層結(jié)構(gòu)中的光學(xué)管理及器件穩(wěn)定性。

而全鈣鈦礦疊層太陽能電池的可利用的光譜更寬，且鈣鈦礦材料吸光系數(shù)高，僅需亞微米厚度即可實現(xiàn)高效光電轉(zhuǎn)換，同時能夠顯著降低發(fā)射重量并簡化太陽翼展開機(jī)構(gòu)，這為空間輕量化光伏系統(tǒng)提供了理想方案。

團(tuán)隊此次制備出一種65平方厘米的無空穴傳輸層的隧穿復(fù)合結(jié)結(jié)構(gòu)的光伏組件，該結(jié)構(gòu)采用納米晶功能層替代傳統(tǒng)超薄金屬復(fù)合層，并去除 PEDOT:PSS 空穴傳輸層，實現(xiàn)了界面連接層的結(jié)構(gòu)重構(gòu)。基于刮涂工藝，研究團(tuán)隊還針對鉛-錫窄帶隙鈣鈦礦開發(fā)了一種由 2-甲氧基乙醇和四氫呋喃組成的二元共溶劑體系。兩者協(xié)同作用，實現(xiàn)了大尺寸鈣鈦礦薄膜的均勻可控制備，為疊層組件的規(guī)模化制造奠定了工藝基礎(chǔ)。