北京時(shí)間11月9日凌晨，國(guó)際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《自然》（Nature）雜志在線發(fā)表了武漢大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院柯維俊、方國(guó)家教授的最新研究成果。該團(tuán)隊(duì)提出天冬氨酸鹽一體化摻雜策略，同時(shí)提高了窄帶隙鈣鈦礦子電池的效率和穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)態(tài)效率27.62%（第三方權(quán)威認(rèn)證效率27.34%），是目前兩端全鈣鈦礦疊層電池的世界最高效率之一。

“這項(xiàng)研究聚焦的鈣鈦礦太陽能電池，是最具潛力的下一代太陽能電池之一?！笨戮S俊介紹，太陽能資源是一種非常豐富的可再生能源，而太陽能電池可以直接將光轉(zhuǎn)化為電。舉例來說，最常見的就是路邊的太陽能發(fā)電路燈，它們屬于硅太陽能電池。雖然常見，但這類電池存在發(fā)電成本不夠低的問題?？戮S俊所研究的新材料鈣鈦礦，可以幫助解決這一問題。

據(jù)介紹，單節(jié)的鈣鈦礦太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)與傳統(tǒng)硅基電池相當(dāng)，實(shí)驗(yàn)室最高效率已經(jīng)超過26%，但是想要進(jìn)一步提升其效率將越來越困難。而疊層狀態(tài)下的鈣鈦礦電池，則可以突破單結(jié)的極限，理論效率可達(dá)44%，性能還有非常大的提升空間。

“‘疊層’意味著它將帶來更高的效率。”柯維俊介紹，他和團(tuán)隊(duì)歷時(shí)三年多，致力于尋找各種可能提高轉(zhuǎn)化效率的方法。實(shí)驗(yàn)過程中，團(tuán)隊(duì)成員發(fā)現(xiàn)了一種特殊的添加劑“天冬氨酸鹽”，并開發(fā)了一種特殊的摻雜策略，將其巧妙地與鈣鈦礦結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)效率27.62%（第三方權(quán)威認(rèn)證效率27.34%）。

此外，抑制窄帶隙鈣鈦礦中不穩(wěn)定性的二價(jià)錫金屬離子的自發(fā)氧化是行業(yè)內(nèi)的巨大痛點(diǎn)之一。團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，本項(xiàng)研究在解決上述痛點(diǎn)的同時(shí)，還具有減少有害雜質(zhì)、鈍化材料缺陷等優(yōu)勢(shì)，可加強(qiáng)器件的性能和穩(wěn)定性，有望大幅降低太陽能電池的度電成本。這種簡(jiǎn)易的一體化摻雜策略實(shí)現(xiàn)了一舉多能，為窄帶隙鈣鈦礦及全鈣鈦礦疊層太陽能電池的性能提升提供了一個(gè)極有前景的方法，也有望促進(jìn)其他光電領(lǐng)域的發(fā)展。

“我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室里做的產(chǎn)品還只是2x2厘米的小電池，未來產(chǎn)業(yè)化還要面臨更多科學(xué)問題。”十多年前來到武漢大學(xué)攻讀博士時(shí)，柯維俊師從方國(guó)家教授，開始新型光電器件領(lǐng)域的研究。在他眼中，包括鈣鈦礦疊層太陽能電池在內(nèi)的新型電池領(lǐng)域仍是“一片藍(lán)海”，產(chǎn)業(yè)化是未來的必然方向，“怎么把這個(gè)電池做得更大更穩(wěn)定，效率還可以怎樣提升，如何讓實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)品真正走向商業(yè)化，圍繞這些問題，我們未來還會(huì)繼續(xù)攻關(guān)?！?/p>

（湖北日?qǐng)?bào)記者田佩雯、通訊員吳江龍、武柳青）