我科研团队造出无铅污染钙钛矿太阳能电池

据微信公众号“复旦智能材料与未来能源创新学院”16日消息，该学院梁佳青年研究员团队研发出了锡基钙钛矿太阳能电池，不仅实现了全生命周期无害，甚至突破了光电转换效率的世界纪录。

这一创新成果攻克了无铅、可持续绿色光伏技术的关键难题，标志我国在清洁能源材料领域再获突破，未来有望融入人类日常生活。该成果于10月15日在线发表于《自然》。

锡基钙钛矿太阳能电池

据介绍，在全球清洁能源的竞赛中，钙钛矿太阳能电池以高效率、低成本和易加工等优势成为新一代光伏技术的热门方向。

然而，这一技术体系的核心材料含铅，潜在的环境与健康风险始终如“达摩克利斯之剑”般悬于头顶。如何在兼顾性能的前提下摆脱“铅”的束缚，实现真正绿色无害的光伏发电？这是国际学界亟待解决的关键问题。

自2021年回国加入复旦，梁佳团队便投身“追光”之路，致力于破解这一问题。为实现绿色无害化，他们将目光锁定在同样具有优异光电特性、但环境友好的“锡”元素上。“我们的目标很明确，就是打造一款真正绿色、全生命周期无害的太阳能电池。”他表示。

锡基钙钛矿因具有理想带隙、高迁移率和良好环境相容性，被视为最具潜力的无铅替代体系。然而，由于锡离子易氧化、晶体结构不稳定、界面缺陷多等问题，其性能长期停滞不前。长久以来，传统研究更多借用铅基钙钛矿的功能层来提高效率，很少有人另辟蹊径，彻底摒弃这些功能层，重新寻找新型的、和锡基钙钛矿更匹配的功能层来提升效率。

锡基虽足够绿色无害，但是性能存在“扯后腿”问题。梁佳团队起初发现其光电转换效率非常低，不到10%。同时，铅基和锌基在晶体生长动力学和薄膜成膜机理上存在本质差异。可以说，以“锡”代“铅”是一次走出“舒适圈”的挑战。

过去五年，梁佳团队围绕缺陷调控、界面优化、载流子抽取和功能层设计等关键科学问题持续攻关，系统建立了从材料生长到能带调控和界面工程的完整技术体系，成功制备出绿色环保和转换高效的锡基钙钛矿太阳能电池。

这一成果经第三方权威认证，光电转换效率达到了17.7%，打破了此前16.5%左右的钙钛矿光电转换效率世界纪录，成为目前锡基钙钛矿太阳能电池转换效率的世界第一。

“这项技术已经实现真正的无铅化，解决了目前行业中铅基钙钛矿的铅毒性问题。未来，我们会继续通过各种方式对其功能层进行调节，以实现更高效率和更稳定的目标。”梁佳总结。

本文系观察者网独家稿件，未经授权，不得转载。