鈣鈦礦太陽能電池成本低，效率高，被認(rèn)為是最有希望實(shí)現(xiàn)低成本發(fā)電的光伏技術(shù)之一。現(xiàn)在高效率的鈣鈦礦電池普遍采用高溫?zé)Y(jié)的TiO2，限制了其在柔性器件中的應(yīng)用，而且TiO2在光的作用下可以催化分解鈣鈦礦，嚴(yán)重影響電池的穩(wěn)定性。目前鈣鈦礦電池的效率已經(jīng)超過23%，穩(wěn)定性問題已經(jīng)成為限制其走向?qū)嵱没淖畲笃款i。

中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所研究員方俊鋒圍繞上述問題展開深入研究，并取得新進(jìn)展。首先，針對(duì)TiO2需要高溫處理的問題，提出采用極性富勒烯來替代TiO2作為電子傳輸材料，實(shí)現(xiàn)了柔性鈣鈦礦電池效率>17%；在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步在界面處引入PbI2作為晶核，通過界面誘導(dǎo)成核優(yōu)化鈣鈦礦晶體生長，使器件效率提升至20.2%。同時(shí)，在空穴傳輸材料方面，通過對(duì)聚電解質(zhì)傳輸材料抗衡離子的選擇（P3CT-N），有效抑制了聚電解質(zhì)的過度聚集，從而改善了鈣鈦礦薄膜在界面上的生長，實(shí)現(xiàn)了反向p-i-n鈣鈦礦電池效率>19%，柔性器件效率也達(dá)到18%，1cm*1cm的大面積器件效率>15%。

在上述高效p-i-n鈣鈦礦電池的基礎(chǔ)上，最近，該研究團(tuán)隊(duì)在鈣鈦礦電池的工作穩(wěn)定性方面進(jìn)一步取得新進(jìn)展。太陽能電池在實(shí)際發(fā)電（光照且外加負(fù)載）過程中的連續(xù)功率輸出是衡量其能否實(shí)用化的核心指標(biāo)。在實(shí)際工作中，鈣鈦礦薄膜內(nèi)部的離子會(huì)沿晶界發(fā)生定向遷移，這是造成鈣鈦礦電池效率衰退的重要原因。針對(duì)此問題，該團(tuán)隊(duì)率先提出原位交聯(lián)的策略來制備鈣鈦礦電池。在鈣鈦礦薄膜中引入一種可交聯(lián)的液體有機(jī)小分子（trimethylolpropanetriacrylate，TMTA），借助TMTA與晶界處PbI2的配位作用，使TMTA化學(xué)“錨釘”在鈣鈦礦晶界處，有效鈍化晶界缺陷，實(shí)現(xiàn)>20%的器件效率；更重要的是，經(jīng)過進(jìn)一步加熱處理，TMTA能夠發(fā)生原位交聯(lián)，在晶界處形成穩(wěn)定的交聯(lián)聚合物網(wǎng)絡(luò)，使鈣鈦礦薄膜的離子遷移活化能由0.21eV提升至0.48eV，從而有效抑制離子沿晶界的遷移。基于此策略的鈣鈦礦電池在全光譜標(biāo)準(zhǔn)太陽光下經(jīng)過400小時(shí)的連續(xù)最大功率輸出（負(fù)載0.84V）仍能維持初始效率的80%，相對(duì)于傳統(tǒng)的鈣鈦礦電池，其工作穩(wěn)定性（T80）提升了590倍。