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鈣鈦礦太陽(yáng)能電池分為正式（n-i-p）和反式（p-i-n）兩種器件結(jié)構(gòu)。相比于正式器件，反式結(jié)構(gòu)器件因制備工藝更加簡(jiǎn)單、可低溫成膜、無(wú)明顯回滯效應(yīng)、適合與傳統(tǒng)太陽(yáng)能電池（硅基電池、銅銦鎵硒等）結(jié)合制備疊層器件等優(yōu)點(diǎn)，受到越來(lái)越多的關(guān)注。但是，反式結(jié)構(gòu)器件也存在一些顯著不足，例如，開(kāi)路電壓與理論值差距較大、光電轉(zhuǎn)換效率相對(duì)偏低，這主要是由于器件中存在大量的缺陷所導(dǎo)致。這些缺陷主要存在于鈣鈦礦活性層中、鈣鈦礦活性層與電荷收集層界面處，造成了光生載流子的非輻射復(fù)合，進(jìn)而致使能量損失嚴(yán)重，最終限制了開(kāi)路電壓的提升和光電轉(zhuǎn)換效率的改善，制約了該類結(jié)構(gòu)器件的發(fā)展。針對(duì)反式結(jié)構(gòu)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池在光電轉(zhuǎn)換效率上存在的瓶頸，朱瑞研究員、龔旗煌院士與合作者展開(kāi)研究，首次提出了“胍鹽輔助二次生長(zhǎng)”方法，開(kāi)創(chuàng)性地實(shí)現(xiàn)了鈣鈦礦薄膜半導(dǎo)體特性的調(diào)控，顯著降低了器件中非輻射復(fù)合的能量損失，在提升器件開(kāi)路電壓方面取得了突破，首次在反式結(jié)構(gòu)器件中獲得了超過(guò)1.21 V的高開(kāi)路電壓（材料帶隙寬度~1.6 eV）。同時(shí)，在不損失光電流和填充因子等性能參數(shù)的情況下，顯著提高了反式結(jié)構(gòu)鈣鈦礦電池的光電轉(zhuǎn)換效率——實(shí)驗(yàn)室最高效率達(dá)到21.51％。經(jīng)中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院認(rèn)證，器件的光電轉(zhuǎn)換效率也高達(dá)20.90%，這是目前反式結(jié)構(gòu)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池器件效率的最高記錄。該結(jié)果為提升反式鈣鈦礦太陽(yáng)能電池器件效率、推進(jìn)該類新型光伏器件的應(yīng)用化發(fā)展提供了新思路。這種制備技術(shù)也有望進(jìn)一步拓展到鈣鈦礦疊層太陽(yáng)能電池以及鈣鈦礦發(fā)光器件中，具有潛在的應(yīng)用前景和商業(yè)價(jià)值。

科技部決定舉辦2022年全國(guó)顛覆性技術(shù)創(chuàng)新大賽。根據(jù)大賽通知，本次大賽聚焦對(duì)產(chǎn)業(yè)具有顛覆前景的技術(shù)項(xiàng)目。本次大賽采用“公開(kāi)海選”和“揭榜掛帥”兩種方式，公開(kāi)海選重點(diǎn)聚焦集成電路、人工智能、未來(lái)網(wǎng)絡(luò)與通信、生物技術(shù)、新材料、綠色技術(shù)、高端裝備制造、新能源以及交叉學(xué)科等可能產(chǎn)生重大顛覆性突破的技術(shù)領(lǐng)域。