科技日報北京6月30日電?。ㄓ浾邉⑾迹┬录悠聡⒋髮W(xué)科研團隊研制出一款新型鈣鈦礦有機串聯(lián)太陽(yáng)能電池，經(jīng)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(chuàng )下同類(lèi)設備的世界紀錄。研究成果發(fā)表于最新一期《自然》雜志。

研究團隊表示，新研制出的串聯(lián)電池兼具輕薄、柔韌等特性，未來(lái)可直接集成于無(wú)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(chuàng )新研發(fā)的窄帶隙有機吸收器。該裝置猶如一個(gè)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(cháng)期制約薄膜串聯(lián)太陽(yáng)能電池發(fā)展的技術(shù)瓶頸。

鈣鈦礦與有機半導體材料的帶隙可靈活調控，使串聯(lián)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(fā)進(jìn)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(chēng)結構的有機受體。這種創(chuàng )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(dòng)力，并形成規則有序的分子排列。借助超快光譜技術(shù)和器件物理分析，研究團隊證實(shí)該設計實(shí)現了高效電荷收集，同時(shí)將能量損耗降至最低。

在具體實(shí)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(guò)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。