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近日，來自中國北京大學(xué)的研究人員開發(fā)了一種基于3μm厚聚合物的鈣鈦礦薄膜超輕太陽能電池。該電池在經(jīng)平坦化轉(zhuǎn)印處理的Parylene-C襯底之上，采用鋯、鈦、鎵摻雜的氧化銦作為透明電極，實現(xiàn)了具有20.2%高效率的超輕超薄柔性鈣鈦礦器件。據(jù)稱轉(zhuǎn)換效率與傳統(tǒng)厚度的鈣鈦礦電池相當(dāng)。


隨著鈣鈦礦太陽能電池的深入研究，特別是超輕超薄（薄于10μm）柔性鈣鈦礦電池可作為優(yōu)秀的供能器件，目前已在全球范圍內(nèi)吸引了研究者的目光。由于該種鈣鈦礦電池具備超輕質(zhì)的優(yōu)點，適用于對器件重量較為敏感的特殊應(yīng)用環(huán)境，例如無人機(jī)、高空氣球及航天器等等。不過，目前來看，超輕超薄器件與常規(guī)厚度柔性器件相比，轉(zhuǎn)化效率有一定的差距。

為此，北京大學(xué)的研究人員制造了一種超薄超輕鈣鈦礦型太陽能電池，該電池基于Parylene-C材料，一種耐高溫的氯化聚對二甲苯聚合物，這種材料對水分的透濕性低，具有顯著的電氣和物理性能。北京大學(xué)研究人員的相關(guān)研究成果以 “超輕柔性鈣鈦礦太陽能電池（Ultralight Flexible Perovskite Solar Cells）”為題在線發(fā)表于Science China Materials。


此外，研究人員還使用了210nm厚的鋯（Zr）、鈦（Ti）和摻鎵氧化銦（ITGZO）作為太陽能電池的透明導(dǎo)電氧化物（TCO）電極。他們使用掃描電子顯微鏡（SEM）比較了該電池與基于Parylene-F（另一種聚合物）的參考器件，制備了基于剛性玻璃和Parylene-F（即Parylene-VT4）襯底的參比器件以證明Parylene-C襯底的優(yōu)勢。

據(jù)相關(guān)人員表示：Parylene-F上的鈣鈦礦薄膜顯示出很差的薄膜覆蓋率，薄膜表面有幾個針孔，并且在嵌入的底部界面上顯示出界面空洞，這將導(dǎo)致電荷積累并導(dǎo)致器件性能的損失。對于在Parylene-C上制備的鈣鈦礦薄膜，表面針孔和界面空洞的消失證明了其具有與玻璃基薄膜相同的更好的薄膜均勻性。該工作實現(xiàn)了30.3W/g-1的超高能質(zhì)比，展示出Parylene-C在制造超輕超薄高效率電池中的潛力。 

原標(biāo)題：20.2%！北京大學(xué)超薄超輕鈣鈦礦太陽能電池效率取得新突破