探路太空光伏,大面积全钙钛矿叠层光伏组件光电转换效率创新高
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2026-06-17 00:36:10
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南京大学微信公众号16日发布消息,近日,南京大学团队在全钙钛矿叠层光伏技术取得重要突破,为我国太空光伏提供关键技术支撑。

团队联合仁烁光能产业化研究团队,成功研制出大面积全钙钛矿叠层光伏组件,经日本电气安全和环境技术实验室(JET)国际权威认证的转换效率高达26.2%。相关研究成果以“Nanocrystal-tailored junction for all-perovskite tandem solar module”为题,于2026年6月15日,以快速预览形式在线发表于国际顶级学术期刊《自然》主刊。

南京大学教授谭海仁团队联合仁烁光能(苏州)有限公司团队联合研发的65平方厘米全钙钛矿叠层光伏组件。研究团队供图/科技日报

论文通讯作者、南京大学现代工程与应用科学学院教授谭海仁介绍,全钙钛矿叠层太阳能电池的可利用的光谱更宽,且钙钛矿材料吸光系数高,仅需亚微米厚度即可实现高效光电转换,同时能够显著降低发射重量并简化太阳翼展开机构,这为空间轻量化光伏系统提供了理想方案。

然而,将大面积全钙钛矿叠层光伏组件应用于太空,仍面临一系列技术挑战,例如组件复合连接层光学损失大,剧烈温度冲击会加速金属扩散及有机层退化,窄带隙铅-锡钙钛矿薄膜在大面积制备中的成膜均匀性与电荷输运受限……这些问题严重制约了组件的效率提升和在空间辐照、真空、冷热交变等极端环境下的长期运行可靠性,也限制了该技术从地面向空间装备的转化进程。

针对这些问题,团队此次制备出一种65平方厘米的无空穴传输层的隧穿复合结结构的光伏组件,该结构采用纳米晶功能层替代传统超薄金属复合层,并去除聚3,4-乙烯二氧噻吩:聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS)空穴传输层,实现了界面连接层的结构重构。

“该设计显著降低了光学损耗,提升了透光性能,同时改善了大面积制备中的均匀性与一致性。”论文第一作者兼通讯作者、南京大学先进制造学院助理教授肖科介绍,由于有效避免了金属扩散与有机层退化问题,器件稳定性也得到明显提升,从而为全钙钛矿叠层组件提供了更加可靠的界面结构。

同时,基于刮涂工艺,研究团队针对铅-锡窄带隙钙钛矿开发了一种由2-甲氧基乙醇和四氢呋喃组成的二元共溶剂体系。两者协同作用,实现了大尺寸钙钛矿薄膜的均匀可控制备,为叠层组件的规模化制造奠定了工艺基础。

(综合自南京大学、科技日报等)

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