9月21日，《科學》（Science）刊發了武漢光電國家研究中心韓宏偉教授團隊合作論文《鈣鈦礦太陽能電池產業化的挑戰》。成果對目前鈣鈦礦太陽能電池所獲得的最新進展進行了總結，並對其未來的發展及商業化進行了展望。
△ 《科學》（Science）發表韓宏偉團隊合作成果
充分利用太陽能是解決目前人類面臨的能源短缺和環境汙染等問題的根本途徑。作為新興太陽能電池技術的傑出代表，鈣鈦礦太陽能電池（Perovskite solar cells）基於地球儲量豐富的元素和簡單的溶液法制備，有望實現廉價太陽能發電，自問世以來便備受各國科研工作者和業界的共同關注，然而穩定性和規模化製造一直是其高效率商業化面前的攔路虎。
在本次刊發的“鈣鈦礦太陽能電池產業化的挑戰”一文中，華中科技大學韓宏偉團隊詳細闡述了過去幾年裡，鈣鈦礦太陽能電池發展出的多種器件結構和材料體系（圖1），其光電轉換效率迅速提升，穩定性也獲得很大改善。目前不僅有大量的科研機構開展鈣鈦礦太陽能電池的相關研究，國內外還湧現出多家科技公司對鈣鈦礦太陽能電池進行商業化探索及推廣。針對鈣鈦礦太陽能電池商業化的關鍵問題及所面臨的挑戰，韓宏偉團隊對目前鈣鈦礦太陽能電池所獲得的最新進展進行了總結，並從鈣鈦礦太陽能電池壽命評價標準、性能衰減機理、器件尺寸放大、環境影響等方面對其未來的發展及商業化進行了展望。
△ 圖1
在光電轉換效率方面，目前獲得第三方公證的鈣鈦礦太陽能電池的最高實驗室光電轉換效率已經達到23.3%，該數值已經超過市場上占主導地位的多晶硅太陽能電池、碲化鎘薄膜太陽能電池和銅銦鎵硒薄膜太陽能電池，充分展現了其良好的商業化前景和極大的潛在市場價值。在器件穩定性方面，目前已有大量鈣鈦礦太陽能電池在不同實驗條件下（如高溫、持續光照、高溼度等）的穩定性數據被報道，已測試10000小時標準模擬太陽光（不含紫外光）持續照射後，器件未出現明顯衰減，該穩定性測試的太陽光輻照量相當於武漢或歐洲大部分地區10年的太陽光輻照量總和。除此之外，針對實際應用所需滿足的不同條件下的穩定性測試也在進行中。
在未來鈣鈦礦太陽能電池研究工作中，進一步探明器件性能衰減機理並提出有效的器件壽命評價標準將成研究重點。與此同時，開發製備高性能大尺寸鈣鈦礦太陽能電池的技術和工藝也將備受關注。目前，國內外已有大量科研機構及科技公司開展鈣鈦礦太陽能電池尺寸擴大的技術探索。在此方面，華中科技大學團隊所專注的可印刷鈣鈦礦太陽能電池，基於絲網印刷技術製備，採用廉價的碳材料替代傳統的貴金屬作為電極材料，因此具有易於擴大化生產及有望實現廉價太陽能發電的技術特點。湖北萬度光能有限責任公司（鄂州）所建設的110平米可印刷鈣鈦礦太陽能電池示範系統充分展示出該項技術良好的應用前景（圖2）。
△ 圖2
該工作獲得了國家自然科學基金重大研究計劃集成項目、重點項目、面上項目、科技部863計劃及湖北省科技廳等項目的支持。
華中科技大學榮耀光副教授、胡玥副教授和梅安意博士為共同第一作者，韓宏偉、加拿大多倫多大學Edward H. Sargent教授、美國科羅拉多大學Michael D. McGehee教授和韓國蔚山國立科技研究所Sang Il Seok教授為共同通訊作者。
全文可訪問：
http://science.sciencemag.org/content/361/6408/eaat8235
人物簡介
韓宏偉為華中科技大學二級教授，博士生導師，長江學者特聘教授，國家“萬人計劃”科技創新領軍人才。他於2000年和2005年分別獲武漢大學學士和博士學位，2006年在澳大利亞蒙納什大學從事博士後研究，2008年加盟華中科技大學武漢光電國家研究中心。近年來面向廉價清潔能源重大需求，他專注於印刷介觀太陽能電池研究，近五年來在Science、 Nature Comms.、Adv Mater.、J Am Chem Soc.等雜誌上發表SCI源刊論文70餘篇，單篇最高被引1600餘次；申請22項國家發明專利及3項PCT國際專利；主持863項目、國家自然科學基金重大研究計劃集成項目、重點項目、面上項目等多項科研項目。
來源 ：武漢光電國家研究中心
文字 ：冀嫻賢
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