南京大学大面积全钙钛矿光伏组件光电转化效率达24．5％ 刷新世界纪录

钙钛矿材料作为新型太阳能电池的研究重点之一，具有许多传统晶硅材料所不具备的优点。钙钛矿光伏组件不仅更轻、更薄，还具有可弯曲、半透明等特性，因此具有更广泛的应用场景。近日，南京大学谭海仁教授课题组宣布研制出了大面积全钙钛矿光伏组件，并取得了新的突破。经过国际权威第三方机构的测试，该组件的稳态光电转化效率达到了令人满意的24.5%，这一成绩不仅刷新了此类组件的世界纪录，也为后续的产业化发展打下了坚实的基础。这项研究的论文已经发表在国际学术期刊《科学》上，为钙钛矿光伏组件的研究提供了新的思路和启示。随着科技的不断进步，钙钛矿光伏组件的应用前景将会越来越广阔，其在太阳能电池行业也将会扮演越来越重要的角色。

谭海仁课题组近年来一直在努力研究钙钛矿，他们的研究取得了小面积电池光电转化效率达到28%以及大面积叠层组件光电转化效率为21.7%等成果。

“叠层组件由带隙不同的子电池堆叠而成，窄带隙子电池能够吸收宽带隙子电池吸收不了的光，理论上，叠层组件的光电转化效率应该更高，21.7%这个结果显然不能令人满意。”论文共同第一作者、南京大学2019级直博生高寒告诉记者，实验室制备的小面积电池只有1平方厘米左右，而真正具有商用价值的是组件，所以必须突破大面积叠层组件的效率关。

难点在于窄带隙钙钛矿薄膜的生产工艺。“窄带隙钙钛矿薄膜的结晶过程太快，不好控制，大面积制备时，会出现薄膜不均匀的问题。而且钙钛矿的结晶过程上下不同步，容易导致薄膜的底部产生大量缺陷。”高寒说。

为了解决这个问题，谭海仁课题组在前驱体溶液中加入了甘氨酰胺盐酸盐，它能够减缓钙钛矿的结晶速率，将薄膜的制备时间延长到原来的10倍左右，并且能自发诱导修复底部缺陷。

高寒博士表示，采用这种独特的方法制造的窄带隙钙钛矿薄膜，与宽带隙钙钛矿薄膜结合后，所形成的叠层组件面积达到了20.25平方厘米。这一成果经过国际权威第三方机构的测试，证明了其具有出色的光电转化效率。该组件的数据被国际《太阳能电池效率表》收录，目前尚无同类组件能够打破这一纪录。窄带隙钙钛矿薄膜是一种具有较高光电转化效率的太阳能电池材料。同时，这也意味着该组件将成为未来太阳能电池研究的热点之一。

谭海仁表示，此次突破为后续发展打下了技术基础，“我们将继续努力，尝试制备更大面积和更高效率的全钙钛矿光伏组件，朝着实现产业化的目标稳步前进。”