鈣鈦礦有機電池光電轉換效率紀錄刷新

科技日報北京6月30日電　（記者劉霞）新加坡國立大學科研團隊研制出一款新型鈣鈦礦有機串聯太陽能電池，經權威認證，其1平方厘米有效面積內的光電轉換效率達到26.4％，創下同類設備的世界紀錄。研究成果發表于最新一期《自然》雜志。

研究團隊表示，新研制出的串聯電池兼具輕薄、柔韌等特性，未來可直接集成于無人機、智能織物、可穿戴設備等人工智能裝備，為其提供清潔能源。

這項突破的核心在于，團隊創新研發的窄帶隙有機吸收器。該裝置猶如一個精密的“光子捕手”，能高效捕獲近紅外光區的光子，成功解決了長期制約薄膜串聯太陽能電池發展的技術瓶頸。

鈣鈦礦與有機半導體材料的帶隙可靈活調控，使串聯電池具備突破理論效率極限的潛力。然而，近紅外光區吸收效率低下一直是制約研發進程的“絆腳石”。

面對這一挑戰，研究團隊另辟蹊徑，設計出具有不對稱結構的有機受體。這種創新結構不僅將吸光范圍拓展至深近紅外區域，還能維持足夠的電荷分離驅動力，并形成規則有序的分子排列。借助超快光譜技術和器件物理分析，研究團隊證實該設計實現了高效電荷收集，同時將能量損耗降至最低。

在具體實施中，研究團隊先將這種高性能有機子電池與頂層的鈣鈦礦電池疊加，再通過透明導電氧化物互連層將二者有機結合。測試數據令人振奮：0.05平方厘米的微型樣品轉換效率達27.5％，1平方厘米標準器件效率為26.7％，其中26.4％的效率值已獲獨立認證。這一成果不僅刷新了鈣鈦礦有機電池的紀錄，其性能甚至超越同尺寸的鈣鈦礦CIGS電池和單結鈣鈦礦電池。