光电叠层转化 中国高校团队在太阳电池领域取得突破

中新网杭州2月19日电(林波)当前，新能源车主常面临电量耗尽、寻找充电站的困扰。在未来，通过应用柔性叠层太阳电池，或将实现光能到电能的直接转换，从而消除新能源汽车的充电焦虑……

这是西湖大学未来产业研究中心、工学院王睿团队研究的“柔性叠层太阳电池领域”成果中的未来应用场景之一。

近日，王睿团队对外公布在柔性叠层太阳电池领域取得重要突破——通过叠层，让钙钛矿/铜铟镓硒太阳电池更广泛吸收太阳光能量，更高效地将太阳光转化为电能，让该类型太阳电池的光电转换效率达到23.4%。

什么是钙钛矿太阳电池？

其是利用钙钛矿型的有机金属卤化物半导体作为吸光材料的太阳能电池，属于第三代太阳能电池，也称作新概念太阳能电池。

“卤化物钙钛矿，是当下的热门研究领域，叠层电池亦是如此。”据西湖大学特聘研究员、博导王睿介绍，把两种不同的太阳电池上下叠在一起，不仅可以大幅提升太阳电池对光能的转换效率，理论极限效率可达40%；也能结合不同材料的特性，与钙钛矿取长补短。

柔性钙钛矿/铜铟镓硒叠层太阳电池。 西湖大学供图

叠层太阳电池，这是王睿在读博时就曾尝试的研究目标之一。他认为，可以把钙钛矿和铜铟镓硒太阳电池叠起来，尤其是铜铟镓硒太阳电池作为重要的薄膜太阳电池，它的吸光层薄、稳定性好、抗辐射性强，并且具备产业化基础。

他将单结钙钛矿太阳电池比作一块“单层蛋糕”，叠层太阳电池指的便是多层蛋糕，不同口味的蛋糕层对应不同的半导体材料层，每一层都能“捕捉”特定波长的太阳光。这样一来，它就能吸收比“单层”电池更广泛的太阳光能量，更高效地将太阳光转化为电能，从而突破单结太阳电池转换效率天花板。

“这款叠层太阳电池的厚度相当于一根头发丝的直径，有望在未来应用到建筑、汽车、飞行器、柔性可穿戴设备等不规则表面。”王睿如是说。

王睿介绍道：“我们的太阳电池与传统锂电池存在本质区别。锂电池主要用于储能，并通过化学反应释放能量转化为所需动能；而我们的研究则聚焦于将光能直接转化为电能。”

在太阳能电池领域，晶硅目前仍占据主导地位。

王睿解释说，晶硅因其较高的光电转换效率和较低的成本，被广泛应用于电池制造中，这是单结钙钛矿太阳电池目前难以超越的。然而，钙钛矿材料具有轻薄、可制成柔性材料的独特优势，这是晶硅所无法替代的，也将成为他们未来研发的重点方向。(完)