高效率、低製造成本的鈣鈦礦太陽能電池（perovskite solar
cells）被視為革命性光伏技術(shù)，可進一步降低發(fā)電成本，推動綠色可再生能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與減碳目標。然而，當前高效鈣鈦礦太陽能電池仍面臨嚴峻的穩(wěn)定性挑戰(zhàn)，尤其是在高溫條件下長時間連續(xù)運行，嚴重阻礙該技術(shù)的商業(yè)化進程。
嶺南大學（嶺大）跨學科學院助理教授吳聖釩教授參與香港城市大學、中科院深圳先進技術(shù)研究院以及吉林大學團隊，開發(fā)出一種「自組裝單分子層（self-assembled monolayers, SAMs）穩(wěn)定策略」，可大幅提升高效鈣鈦礦太陽能電池的高溫運行穩(wěn)定性，進而提升鈣鈦礦光伏的商業(yè)可行性。吳聖釩教授爲共同通訊作者，有關(guān)論文發(fā)表於國際頂級學術(shù)期刊《自然》（Nature）。這是嶺南大學跨學科學院首次以通訊作者身份在《自然》發(fā)表文章。
研究團隊通過設(shè)計「可交聯(lián)的自組裝分子」（JJ24），並與既有的空穴選擇性SAM分子共組裝，在經(jīng)過160 ℃短時加熱後，JJ24與鄰近空穴選擇性SAM分子中的烷基鏈形成穩(wěn)定共價鍵。該策略同時帶來三項裨益：一是顯著提升SAM分子構(gòu)象穩(wěn)定性，避免襯底暴露所引發(fā)的鈣鈦礦降解；二是改善SAM分子取向與偶極矩，使襯底功函數(shù)下移，以此增強電荷提取和減少能量損失；三是幫助SAM前驅(qū)體溶液中的溶質(zhì)分散，改善SAM在襯底上的致密度，以提升器件重現(xiàn)性與可擴展性。
基於上述嶄新方法製備的反式鈣鈦礦太陽能電池，實現(xiàn)了百分之26.98的能量轉(zhuǎn)換效率，經(jīng)第三方權(quán)威機構(gòu)認證效率為百分之26.82。而且在國際電工委員會（IEC）制定的嚴苛穩(wěn)定性測試標準下（ISOS-L-2），實現(xiàn)了連續(xù)運行1000小時無效率衰減，並於-40 ℃至85 ℃之間重複冷熱循環(huán)700次後，仍保持超過百分之98的初始效率。
本研究項目的共同通訊作者、嶺大跨學科學院助理教授吳聖釩教授進一步解釋：「此次研究的突破，在於同時實現(xiàn)了接近百分之27的能量轉(zhuǎn)換效率，以及在85 ℃高溫條件下，長時間連續(xù)運行無效率衰減的鈣鈦礦太陽能電池。此外，我們的實驗結(jié)果表明，該策略適用於各種主流SAM分子，因而具有良好普適性，並在放大太陽能電池面積過程中，展示出良好的可擴展性，有望在未來三至五年內(nèi)推動大面積鈣鈦礦太陽能模組的實際部署與應(yīng)用?！?/p>
有關(guān)研究成果已於《自然》上發(fā)表，文章題爲《Toughened self-assembled monolayers for durable perovskite solar cells》。該項科研工作實現(xiàn)了嶺南大學跨學科學院在國際最頂級學術(shù)期刊的首次突破，展現(xiàn)了學院及大學在新能源領(lǐng)域的研究實力，爲推動新一代光伏技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化和大規(guī)模應(yīng)用奠定了重要基礎(chǔ)。 （記者 楊琪）
電話：（香港）852-2564 0768
（深圳）86-755-83518792 83518734 83518291
地址：香港九龍觀塘道332號香港商報大廈
