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“它最大的优势就是稳定！有望成为与晶硅叠层最适配的顶电池材料。”浙大杭州国际科创中心（简称科创中心）未来科学研究院王勇研究员介绍道，他负责的“纯碘宽带隙钙钛矿及其叠层光伏应用”项目成功立项为国家自然科学基金面上项目。历经上海交大、香港大学、瑞典林雪平大学三站博后，王勇加入了科创中心杨德仁院士团队，把全部精力都用到硅基钙钛矿稳定性研究上。已经研究该领域近十年，王勇谈起钙钛矿来如数家珍：“钙钛矿有带隙可调、低成本、方便加工等优势。如果将钙钛矿和晶硅进行叠层，那么理论效率可以达到46%，相较于目前商业化的晶硅电池（普遍在24%—25%左右），效率得到大大提升。”
对于光伏领域来说，效率提升1%，不仅成本会大幅下降，还可能产生很多新的应用场景。“发电效率更高，就能够应用于更多场景。”王勇谈道。
这么好的材料为何不应用呢？因为还不够稳定。与晶硅叠层的钙钛矿带隙要求在1.68左右，主要包含混合组分钙钛矿和纯碘无机钙钛矿两种，偏偏都存在系统的稳定性差问题。团队结合之前经验，提出了采用目前较少研究的纯碘富铯甲脒基钙钛矿作为硅基钙钛矿顶电池，可避免混合卤素碘溴相分离的问题，又因加了少量有机解决相稳定性的问题。王勇说：“思路打开了，但材料制备却很难，因为阳离子间总是不能同频”。这主要是由于Cs+与FA+阳离子的结晶差异导致。为此，团队提出了设计开发具有氢键网络的共晶材料抑制面共享八面体、调制纯碘富铯宽带隙钙钛矿结晶动力学，实现Cs+与FA+均匀化，从而获得高稳定纯碘富铯宽带隙钙钛矿，为高稳定硅基钙钛矿光伏发展提供材料基础。
钙钛矿的基础单元是八面体，只有八面体共顶点时材料才具备光电合性。如何长期维持八面体共顶点，是解决钙钛矿光电子器件稳定性的关键。在获得相纯富铯甲脒纯碘钙钛矿材料基础上，研究阳离子分布对八面体晶格扭曲以及离子键长的影响，从阳离子取向/分布—八面体晶格—晶格动力学角度揭示富铯纯碘钙钛矿光、热稳定性提升机制，便成为项目研究的第二项重点。团队希望通过这一系统研究，为高稳定硅基钙钛矿发展提供新的理论基础。从瑞典林雪平大学出站后，王勇来到科创中心工作。“当时和杨院士聊了几次觉得特别有信心，所有的年轻人回国都是需要时间成长，科创中心和杨院士团队刚好给了这样的机会，让我能在这里好好做事。”
“随着高稳定宽带隙钙钛矿材料的出现，硅基钙钛矿叠层光伏的发展将迎来新的发展高潮。”王勇分享道。
本项目立足于国家“双碳”的战略需求，开发新型高稳定硅基钙钛矿叠层光伏技术。团队位于科创中心水博园区的新实验室即将投入使用，所有的实验设备条件都焕然一新。2025年，团队将继续聚焦硅基钙钛矿材料和器件稳定性的领域难题、开展系统研究，期待接下来晶硅/钙钛矿叠层电池给光伏领域带来新的突破。
文字：何心怡
编辑：谭帅
审核：潘怡蒙
来源：浙大杭州国际科创中心 本微信公众号“钙钛矿学习与交流”所发表内容根据公开资料整理，如转载时会注明来源，版权归原出处所有（无法查证版权的或未注明出处的均来源于网络搜集）。转载内容（视频、文章、广告等）只以信息传播为目的，仅供参考，不代表本公众号认同其观点和立场。内容的真实性、准确性和合法性由原作者负责。如涉及侵权，请联系删除，此转载不作为商业用途。![]()
