我國科研團(tuán)隊(duì)在下一代光伏技術(shù)領(lǐng)域取得重大突破，南京大學(xué)與國防科技創(chuàng)新研究院聯(lián)合攻關(guān)，通過太赫茲技術(shù)實(shí)現(xiàn)全鈣鈦礦疊層光伏電池效率的顯著提升。相關(guān)研究成果近日發(fā)表于國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《自然》，標(biāo)志著我國在鈣鈦礦光伏領(lǐng)域邁入全球領(lǐng)先行列。

傳統(tǒng)鈣鈦礦光伏電池的光電轉(zhuǎn)化效率長期停滯不前，核心瓶頸在于難以精準(zhǔn)捕捉材料內(nèi)部載流子的動(dòng)態(tài)行為。科研團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地引入非接觸式太赫茲輻射探測(cè)技術(shù)，該技術(shù)利用亞帶隙能量的光子特性，可特異性識(shí)別鈣鈦礦中的自由載流子濃度，同時(shí)避免帶間躍遷產(chǎn)生的信號(hào)干擾。其皮秒級(jí)的時(shí)間分辨率更使載流子輸運(yùn)過程得以清晰呈現(xiàn)，為優(yōu)化電池結(jié)構(gòu)提供了關(guān)鍵數(shù)據(jù)支撐。

實(shí)驗(yàn)過程中，團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)鈣鈦礦吸光層與空穴傳輸層間的界面存在顯著載流子損耗。針對(duì)這一痛點(diǎn)，研究人員設(shè)計(jì)出具有方向引導(dǎo)功能的偶極鈍化層。該結(jié)構(gòu)如同分子級(jí)的"單向通道"，在保持材料整體穩(wěn)定性的同時(shí)，將載流子遷移率提升68%，擴(kuò)散長度延長近30%。經(jīng)國際第三方機(jī)構(gòu)認(rèn)證，采用鈍化技術(shù)制備的疊層電池光電轉(zhuǎn)化效率達(dá)30.1%，創(chuàng)下同類產(chǎn)品世界紀(jì)錄，相關(guān)數(shù)據(jù)已被國際《太陽能電池效率表》收錄。

研究團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人指出，太赫茲光譜技術(shù)突破了傳統(tǒng)表征手段的局限性，首次在微觀尺度完整呈現(xiàn)載流子的輸運(yùn)軌跡與損耗機(jī)制。這種新型探測(cè)方法不僅適用于光伏領(lǐng)域，還可為半導(dǎo)體、量子材料等前沿研究提供技術(shù)范式。隨著制備工藝的持續(xù)優(yōu)化，全鈣鈦礦疊層電池有望在分布式能源、建筑一體化等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)規(guī)模化應(yīng)用。