西湖大学团队在柔性叠层太阳电池技术上取得重要突破
时间：2025-02-08 21:50
小编：小世评选
根据IT之家报道，西湖大学未来产业研究中心的王睿团队在柔性叠层太阳电池技术上取得了显著进展，相关研究成果近日在《自然・光子学》期刊上正式发表。这一创新的柔性叠层太阳电池厚度仅相当于一根头发丝，预计未来可广泛应用于建筑、汽车、飞行器及可穿戴设备等多个领域，前景广阔。
柔性叠层太阳电池的设计理念是将多个不同类型的半导体材料层叠在一起，形成一块复合结构，就像制作多层蛋糕一样。单结钙钛矿太阳电池可以被比喻为一种单味蛋糕，而叠层太阳电池则是多种口味的组合。每一层的半导体材料担当不同的功能，使得电池能够更高效地吸收太阳光的不同波长，进而将其转化为电能。这种设计使得叠层太阳电池在光电转换效率上有了显著提升，克服了传统单结太阳电池的性能瓶颈。
过去十几年间，单结钙钛矿太阳电池的光电转换效率从2009年的3.8%提升至目前的约27%，与最先进的晶体硅太阳电池效率相当，但二者都接近了其理论极限。为了进一步提高太阳能电池的转换效率，王睿团队决定在叠层结构上进行更深入的研究。
叠层太阳电池的制备过程复杂且极具挑战性，科学家们必须在纳米级别上进行调控和优化。王睿团队的制备过程就如同在微观世界中制作一块精致的“蛋糕”，不仅需要15层的精细结构，还对每一层的厚度、均匀性都有严格要求。每一层的制备往往需要不同的仪器设备，并对操作参数进行精准控制。事实上，在叠层太阳电池的研发过程中，任何微小的失误都可能导致产品的失败。
在2022年，王睿及其团队正式启动了两端柔性钙钛矿/铜铟镓硒叠层太阳电池的研发。起初的实验进展并不顺利。在对铜铟镓硒基底上钙钛矿薄膜的实验中，团队发现薄膜表面布满了孔洞，导致其无法形成致密的光吸收层，性能远未达到预期效果。
在经过一年多的努力与探索后，2023年底，团队成员田柳文和王睿进行了深入的讨论与思考。他们决定跳出原有的思维定式，尝试不同的钙钛矿薄膜制备工艺，以提高薄膜的质量。在经过多次失败的尝试后，终于在一次电镜观察中，他们发现一个样品的钙钛矿表面形貌呈现出均匀致密的特征。这一发现为他们的研究带来了新的希望。
以下几个星期，王睿团队持续优化钙钛矿层以及其他相关层的制备工艺。经过不懈的努力，他们终于在两端柔性钙钛矿/铜铟镓硒叠层太阳电池的技术上实现了突破，光电转换效率也随之大幅提升。这样的技术进步，不仅为柔性叠层太阳电池的商业化应用奠定了基础，也为未来的可再生能源技术开辟了新的可能性。
这一重要突破在科学界引发了广泛关注，西湖大学团队的成功不仅彰显了中国在新材料和太阳能转化技术领域的不断进步，也为全球的可再生能源发展带来了新的希望。随着柔性叠层太阳电池研究的深入，未来将有更多的创新产品走入市场，推动可持续发展和绿色能源的实现。
西湖大学王睿团队在柔性叠层太阳电池的研究中取得的重要进展，不仅提高了太阳能的利用效率，还有助于推动各行业向清洁能源转型。在全球对环保和可持续发展的重视日益增强的背景下，这项技术的突破将为未来的能源结构带来重要影响。
