科技日报记者 夏凡
记者18日从中国科学院宁波材料技术与工程研究所获悉，该所光电信息材料与器件实验室叶继春团队成功研发出高效制备柔性钙钛矿/CIGS叠层电池的新技术，在1.09平方厘米器件上实现了23.8%的认证光电转换效率，刷新该类型电池的世界纪录。相关成果发表在国际期刊《自然·能源》上。
钙钛矿叠层电池因兼具高效率和低成本的优势，被广泛认为是下一代光伏技术的重要突破口。目前，主流的钙钛矿叠层方案主要包括钙钛矿/硅、钙钛矿/钙钛矿以及钙钛矿/CIGS三种组合，其最高效率纪录分别为34.8%、31.0%和24.8%。不过，这些高效成果多数来自刚性器件，在可以弯曲的柔性电池领域，整体效率还相对滞后。
柔性CIGS叠层电池由于轻量、高效和耐辐射，适合用在空间有限、对重量敏感的领域，如无人机、可穿戴设备、太空卫星等。CIGS薄膜电池作为叠层结构的“底层”，发展柔性太阳能设备具有独特的优势。“研发的关键难题是如何让钙钛矿材料稳稳地‘贴’在粗糙的CIGS电池表面。这个过程并不简单，就像要在起伏不平的地面上铺一层均匀平整的地毯，不仅容易铺不匀，还可能造成器件性能下降、寿命变短，特别是对于需要弯曲使用的柔性器件，问题更为严重。”叶继春介绍。
研究团队提出并发展了一种创新性的反溶剂种子层策略，通过解耦SAMs（自组装单分子层）的溶解与吸附过程，实现界面与结构的协同优化。同时，在反溶剂中预混入钙钛矿晶种，有效改善前驱体溶液的润湿行为，提升薄膜结晶质量，最终实现钙钛矿顶电池与CIGS底电池的稳固结合。这一策略显著提升了叠层器件的制备一致性、运行稳定性和机械可靠性，为柔性钙钛矿/CIGS叠层电池的发展提供了关键技术支撑。
叶继春表示，这项新技术不仅在柔性叠层太阳能电池的效率和稳定性方面取得了重要突破，还具备良好的规模化生产潜力，有望推动下一代高性能太阳能产品走进现实生活。
