我國科研人員在新型光伏材料領域取得重大突破。中國科學院長春應用化學研究所的研發團隊成功開發出一種基于自由基自組裝原理的新型分子材料，該成果有效解決了制約鈣鈦礦太陽能電池產業化的關鍵技術難題。研究論文已于近日發表在《科學》雜志上，標志著我國在先進光伏材料研究領域達到國際領先水平。
這項突破性成果主要針對
鈣鈦礦太陽能電池中的空穴傳輸層。傳統空穴傳輸材料存在性能不穩定、制備工藝復雜等問題，嚴重影響電池的轉換效率和使用壽命。研究團隊創新性地采用金屬有機配位策略，設計出具有特殊電子結構的自組裝分子體系，大幅提升了載流子遷移率和界面穩定性。
在材料設計方面，研究人員巧妙利用過渡金屬離子的配位特性，構建了具有定向排列特征的分子框架。這種結構不僅有利于電荷的高效傳輸，還能在分子尺度上形成均勻的薄膜。通過精確調控金屬配位中心和有機配體的空間構型，實現了材料光電性能的定向優化。
制備工藝的創新是該成果的另一重要突破。傳統空穴傳輸層需要通過復雜的真空蒸鍍工藝制備，難以實現大面積均勻成膜。而新型材料采用溶液法加工，利用分子自組裝特性，可以在常溫常壓條件下形成高質量薄膜，顯著降低了生產成本和能耗。
美國國家可再生能源實驗室的獨立測試顯示，采用該材料的鈣鈦礦太陽能電池實現了創紀錄的光電轉換效率。測試數據表明，新型空穴傳輸層不僅提高了電池的初始效率，還大幅改善了器件的長期穩定性。在標準測試條件下，電池性能衰減率顯著降低。
這項技術的突破為鈣鈦礦光伏產業化掃清了關鍵障礙。目前，鈣鈦礦太陽能電池的實驗室效率已超過傳統晶硅電池，但產業化進程受制于
關鍵材料的性能不足。新型自由基自組裝材料的成功研發，為下一代高效、低成本
光伏技術提供了重要支撐。
材料的結構穩定性是該研究的重點突破方向。研究人員通過引入特殊的金屬配位網絡，使材料在光照、濕熱等嚴苛環境下保持結構完整性。加速老化實驗表明，采用
新材料的電池組件在連續工作1000小時后，效率仍保持在初始值的95%以上。
界面工程方面的創新也值得關注。新型材料與鈣鈦礦吸光層之間形成了理想的能級匹配，有效減少了界面復合損失。通過分子層面的精準設計，實現了載流子在異質結界面的高效傳輸，這是獲得高轉換效率的關鍵因素。
規?；苽涫钱a業化的必經之路。研究團隊已經開發出適用于卷對卷生產的涂布工藝，可在柔性基底上制備大面積均勻的空穴傳輸層。初步的中試結果表明，該工藝具有良好的重復性和一致性，為后續量產奠定了基礎。
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湖南 - 長沙
2025年08月07日 ~ 09日
