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刷新世界紀錄:全鈣鈦礦疊層光伏組件效率達 26.2%

刷新世界紀錄:全鈣鈦礦疊層光伏組件效率達 26.2%
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🏠閱讀原文: IT之家
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💡材料科學的重大突破,為下一代自主硬體提供高效、輕量化的能源解決方案。

⚡ 30-Second TL;DR

有什麼變化

大面積全鈣鈦礦疊層光伏組件光電轉換效率達到 26.2%。

為什麼重要

此項突破顯著降低了空間光伏系統的重量與複雜度,為航太及其他領域的高效輕量化能源解決方案提供了可擴展的路徑。

下一步行動

持續關注鈣鈦礦材料的商業化進程,評估其整合至邊緣運算硬體電源系統的可行性。

誰應關注:Researchers & Academics

關鍵要點

  • 大面積全鈣鈦礦疊層光伏組件光電轉換效率達到 26.2%。
  • 以奈米晶功能層取代傳統超薄金屬層,提升器件穩定性與光學管理。
  • 開發二元共溶劑體系,為大尺寸鈣鈦礦薄膜的規模化製造奠定基礎。

🧠 深度解析

背景與延伸:來自公開資料,非原文內容。引用 16 個來源。

🔑 增強重點摘要

  • 該大面積全鈣鈦礦疊層光伏組件的尺寸為65平方厘米,其光電轉換效率經日本電氣安全環境研究所(JET)國際權威認證達到26.2%。
  • 此項技術特別適用於太空輕量化光伏系統,因其具有寬光譜利用、高吸光係數及僅需亞微米厚度即可實現高效光電轉換的特性,能顯著降低發射重量並簡化太陽翼展開機構。
  • 這項研究成果是南京大學譚海仁教授團隊與仁爍光能(蘇州)有限公司團隊共同研發的結晶,並已於2026年6月15日以快速預覽形式在國際學術期刊《自然》主刊上發表。
  • 創新的奈米晶功能層取代了傳統的聚3,4-乙烯二氧噻吩:聚苯乙烯磺酸鹽(PEDOT:PSS)空穴傳輸層及超薄金屬複合層,有效避免了金屬擴散與有機層退化問題,顯著提升了器件的穩定性與光學性能。
  • 開發的二元共溶劑體系由2-甲氧基乙醇和四氫呋喃組成,透過刮塗工藝針對鉛-錫窄帶隙鈣鈦礦進行製備,兩者協同作用確保了大尺寸鈣鈦礦薄膜的均勻可控制備,為疊層組件的規模化製造奠定工藝基礎。
📊 競品分析▸ Show

全鈣鈦礦疊層光伏組件效率比較

特性/公司南京大學/仁爍光能 (2026-06)協鑫光電 (2023-12)南京大學 (2024-02)
技術類型全鈣鈦礦疊層光伏組件全鈣鈦礦疊層組件大面積全鈣鈦礦疊層組件
光電轉換效率26.2%26.34%24.5%
組件面積65 平方厘米2048 平方厘米20 平方厘米
認證機構日本電氣安全環境研究所 (JET)中國計量科學研究院國際第三方權威認證機構

🛠️ 技術深入

  • 結構重構: 團隊製備了一種65平方厘米的無空穴傳輸層的隧穿複合結結構光伏組件。
  • 奈米晶功能層: 該結構採用奈米晶功能層替代了傳統的超薄金屬複合層,並去除了聚3,4-乙烯二氧噻吩:聚苯乙烯磺酸鹽(PEDOT:PSS)空穴傳輸層,實現了界面連接層的結構重構。
  • 性能提升: 此設計顯著降低了光學損耗,提升了透光性能,同時改善了大面積製備中的均勻性與一致性。它有效避免了金屬擴散與有機層退化問題,從而明顯提升了器件的穩定性。
  • 二元共溶劑體系: 研究團隊針對鉛-錫窄帶隙鈣鈦礦開發了一種由2-甲氧基乙醇(2-Me)和四氫呋喃(THF)組成的二元共溶劑體系。
  • 溶劑作用機制: 2-甲氧基乙醇具有較低沸點和較高蒸氣壓,有助於加速溶劑揮發過程;四氫呋喃則能提升塗布過程中的液膜均勻性,兩者協同作用實現了大尺寸鈣鈦礦薄膜的均勻可控制備。
  • 製備工藝: 該技術基於刮塗工藝(doctor-blading process)進行開發,為疊層組件的規模化製造奠定了工藝基礎。

🔮 前景展望AI analysis grounded in cited sources

該技術將加速空間輕量化光伏系統的發展。
全鈣鈦礦疊層太陽能電池具有寬光譜利用、高吸光係數、亞微米厚度等優勢,能顯著降低發射重量並簡化太陽翼展開機構,為太空應用提供理想方案。
鈣鈦礦疊層電池的商業化進程將加速。
大面積製備技術的突破(如二元共溶劑體系和刮塗工藝)解決了規模化生產的關鍵瓶頸,同時穩定性的提升也為其長期應用奠定基礎。
鈣鈦礦太陽能電池有望在效率上超越傳統晶矽電池。
全鈣鈦礦疊層電池的理論效率極限遠高於單結鈣鈦礦和晶矽電池,且已在小面積上實現28.0%甚至30.1%的效率,顯示其巨大潛力。

時間線

2021-12
仁爍光能(蘇州)有限公司由譚海仁創立,專注於大面積鈣鈦礦疊層電池的研發與製造。
2022-06
仁爍光能團隊在大面積全鈣鈦礦疊層電池組件取得重要進展,實現21.7%的認證效率,被收錄於《Solar cell efficiency tables Version 60》。
2024-02
南京大學譚海仁課題組研發的大面積全鈣鈦礦疊層組件,穩態光電轉換效率達24.5%,刷新世界紀錄。
2025-10
南京大學林仁興助理教授、譚海仁教授課題組在全鈣鈦礦疊層電池領域取得最新進展,經JET認證轉換效率高達30.1%(小面積電池)。
2026-06-15
南京大學譚海仁團隊聯合仁爍光能成功研製出65平方厘米大面積全鈣鈦礦疊層光伏組件,經JET認證效率達26.2%,刷新該面積等級世界紀錄,成果發表於《自然》。
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