（一）項目背景

隨著“碳達峰”和“碳中和”政策落實，新能源技術受到廣泛的關注。太陽能作為一類重要的清潔能源，在實現(xiàn)雙碳目標過程中扮演重要角色。盡管目前我國的光伏產業(yè)在總裝機量和發(fā)電量均為世界第一，但太陽能的利用率和能源消費占重比例仍有較大的提升空間，新型光伏材料與器件研究對于發(fā)展國民經(jīng)濟和國防建設均具有重要的科學意義、經(jīng)濟意義和戰(zhàn)略意義。陜西省乃至西北地區(qū)擁有豐富的光伏資源，超過三分之一的光伏發(fā)電站分布在西部地區(qū)。陜西省具備較為完整的太陽能光伏全產業(yè)鏈，擁有隆基綠能、國家電投西安太陽能電力公司、特變西科等為代表的龍頭企業(yè)，形成了全國領先的光伏產業(yè)集群。晶硅光伏電池近年來取得長足發(fā)展，成為目前光伏市場的主導者。然而，晶硅電池由于理論極限效率的制約，難以進一步實現(xiàn)降本增效。近年來，有機-無機雜化鈣鈦礦材料由于具有較強的光吸收系數(shù)，高的載流子遷移率，較長的載流子擴散長度，可調的帶隙以及可溶液法制備等優(yōu)點，在光伏能源領域中得到廣泛的關注和應用。自2009年首次報道以來，基于有機-無機雜化鈣鈦礦材料的太陽電池能量轉換效率（PCE）已從3.8%增加到25.7 %，可以與硅電池相媲美，硅/鈣鈦礦疊層太陽電池更是有望成為下一代光伏產業(yè)的新星。

（二）項目簡介

新型鈣鈦礦材料憑借光吸收系數(shù)高、帶隙可調、載流子擴散長度長、遷移率高、可溶液加工等優(yōu)異的光電性質，在太陽能電池、發(fā)光二極管、X射線探測等光電器件領域中展現(xiàn)出了巨大的潛力。尤其是單結雜化鈣鈦礦太陽電池效率已提升至25%，疊層電池29%以上，已達到商業(yè)化的標準。但如何實現(xiàn)高效穩(wěn)定的鈣鈦礦光伏器件以及高效率大面積模組是鈣鈦礦材料產業(yè)應用的重要挑戰(zhàn)。鈣鈦礦光伏器件的性能與鈣鈦礦材料本身及傳輸層和界面層的選擇有著至關重要的關系。如何通過材料和器件的設計來進一步提升其性能及穩(wěn)定性，是推動鈣鈦礦光伏器件進一步發(fā)展和產業(yè)化的關鍵。針對這一關鍵問題，本項目依托國家級研究平臺和國家級及省部級人才項目，緊密結合國家光伏能源重大前沿需求，針對鈣鈦礦太陽電池在實際應用中所面臨的重要科學技術問題，系統(tǒng)地開展了高效穩(wěn)定鈣鈦礦太陽電池研究及高效大面積鈣鈦礦模組等工作。

（三）關鍵技術

①鈣鈦礦太陽電池模組的制備：

鈣鈦礦材料作為新型的光伏材料，其小面積效率已達到25%以上，可以和硅電池相媲美。目前鈣鈦礦太陽電池產業(yè)化發(fā)展亟需大面積鈣鈦礦模組的探索和研究。本團隊基于刮刀涂布法（blade-caoting）印刷制備高質量鈣鈦礦薄膜，通過采用前驅體溶劑調控工以及添加劑鈍化缺陷等方法實現(xiàn)在高濕度室溫空氣下快速刮涂制備高質量大面積的鈣鈦礦薄膜，實現(xiàn)高效率低成本大面積的鈣鈦礦模組，大面積模組效率≥20%。

②柔性鈣鈦礦太陽電池的制備：

柔性鈣鈦礦太陽電池由于其重量輕、可彎曲、安裝成本低等優(yōu)點，在建筑一體化光伏、建筑貼附式光伏、移動便攜式設備等領域具有廣闊的應用空間和市場。鈣鈦礦材料由于其帶隙可調，遷移率高、可制備透明式薄膜以及可溶液法制備等優(yōu)點，在柔性光伏電池領域具有重要的應用價值，且鈣鈦礦太陽電池在室內光環(huán)境下其效率可達40%，未來在室內光伏和建筑一體化光伏領域具有廣闊的市場。本團隊對于柔性鈣鈦礦太陽電池以及半透明鈣鈦礦太陽電池具有豐富的研究基礎，可實現(xiàn)高效率穩(wěn)定的柔性鈣鈦礦太陽電池（≥22%）和室內光伏（≥40%），有望應用室內光伏和建筑一體化光伏發(fā)電。

③鈣鈦礦X射線探測成像器件的制備：

X射線探測器是實現(xiàn)X射線成像的關鍵器件，被廣泛應用于醫(yī)療成像、安防安檢、工業(yè)檢測等領域，現(xiàn)有X射線探測器技術存在靈敏度低、偽影殘留、與物體貼合能力差等問題，中國的高端X射線探測元器件依賴進口，需要進一步提高以滿足X射線成像的應用需求。鈣鈦礦材料因其吸收系數(shù)高，載流子壽命長，載流子遷移率比較高，缺陷濃度低等優(yōu)點，是實現(xiàn)高性能射線探測的理想材料。本團隊對于高性能鈣鈦礦X射線探測器件和閃爍體成像技術具有豐富的研究基礎，可實現(xiàn)高靈敏度X射線探測器件和大面積成像器件，有望應用輻照探測和CT成像等領域。