【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，南京大學譚海仁教授團隊聯(lián)合南京大學蘇州校區(qū)李永璽教授、加拿大維多利亞大學、仁爍光能(蘇州)有限公司(簡稱“仁爍光能”)發(fā)表突破性研究成果。團隊首創(chuàng)“氣淬輔助的原位涂層技術(shù)”，制備轉(zhuǎn)化效率達27.5%的柔性全鈣鈦礦疊層太陽能電池，并成功實現(xiàn)放大制備，大面積柔性疊層模組認證轉(zhuǎn)化效率達23.0%，創(chuàng)雙項世界紀錄，大幅縮小了柔性與剛性鈣鈦礦電池的效率差距。

 

　　柔性鈣鈦礦太陽能電池是新一代光伏技術(shù)的核心方向。然而，長期以來，柔性基板上的器件制備往往依賴于旋涂設(shè)備結(jié)合反溶劑工藝，難以制備均勻、高質(zhì)量的鈣鈦礦薄膜，導致其能量轉(zhuǎn)換效率(PCE)遠低于剛性電池，尤其是大面積模組的效率差距更為顯著，成為產(chǎn)業(yè)化的 “卡脖子” 難題。
 

　　“基礎(chǔ)研究必須帶著產(chǎn)業(yè)視角解題”該研究的牽頭人、南京大學教授譚海仁強調(diào)，“高校擅長從分子機制、材料特性等基礎(chǔ)層面突破，企業(yè)則更懂實際應(yīng)用需求 —— 比如環(huán)境條件(常壓常溫)下的產(chǎn)業(yè)可行性與實驗室性能，兩者必須‘同頻共振’。” 譚海仁通過科技成果轉(zhuǎn)化于2021年創(chuàng)辦仁爍光能，他深知產(chǎn)學研協(xié)同的重要性。

 

　　此次研發(fā)合作中，南京大學團隊創(chuàng)新性地開發(fā)了“原位添加劑涂層策略”，在連續(xù)氣體淬火條件下，向濕潤的鈣鈦礦薄膜動態(tài)引入添加劑，精準調(diào)控結(jié)晶過程。“柔性模組的制備就像在粗糙的帆布上作畫，溶劑揮發(fā)時極易形成裂紋和孔洞，而我們的研究則像是為了對薄膜進行‘修復術(shù)’”論文第一作者李曼亞比喻道，“通過離子通道可以精準的輸送添加劑到缺陷處，盡可能地提升柔性基板上的薄膜質(zhì)量。”
 

　　仁爍光能在本次研發(fā)中負責了工藝創(chuàng)新和資源支撐：“實驗室的小面積工藝無法套用至大面積模塊——基板平整度、涂層速度、氣體流量的微小波動，都會導致薄膜質(zhì)量不均。”仁爍光能研發(fā)專家、南京大學博士后肖科說，“仁爍光能擁有全球最先進的全鈣疊層設(shè)備和工藝技術(shù)，在本次合作研發(fā)中，仁爍光能僅用了不到一個月的時間就將實驗室研發(fā)的"動態(tài)結(jié)晶控制"技術(shù)轉(zhuǎn)移到工業(yè)級狹縫涂布設(shè)備上，在30×40cm²的柔性基板上實現(xiàn)寬帶隙薄膜的單次成型。
 

　　本次校企合作結(jié)出了豐碩果實：小面積(0.049 cm²)柔性全鈣鈦礦疊層電池的能量轉(zhuǎn)換效率達到 27.5%，首次實現(xiàn)的大面積模組(20.26 cm²)經(jīng)認證效率達 23.0%，均刷新同類器件的世界紀錄。更重要的是，這項研究基于模組尺寸展示了優(yōu)異的機械穩(wěn)定性：在10毫米彎曲半徑下(相當于1%拉伸應(yīng)變)可以承受10000次折疊，保持初始效率97%以上。同時，熱循環(huán)條件、MPPT(最大功率點追蹤)條件、紫外預處理條件下的模組也分別展示出穩(wěn)定性改進效果。“這可以使柔性光伏真正具備實用價值，因為我們是基于要落地的目標去尋找解決方案的”論文共同通訊、南京大學李永璽教授強調(diào)。
 

成果價值：全面開啟曲面輕質(zhì)能源市場拓荒之旅
 

　　柔性全鈣鈦礦疊層太陽能電池具有輕量化、低成本、可彎曲、高效率等特性，具有廣闊的市場前景。仁爍光能將以此為始，進一步深化量產(chǎn)工藝，針對不同場景，陸續(xù)推出不同類型的柔性鈣鈦礦光伏組件。在建筑領(lǐng)域，將通過開發(fā)建筑光伏一體化(BIPV)產(chǎn)品，美化建筑、點亮城市的同時，悄無聲息地實現(xiàn)城市建筑的能源化變革；在移動消費領(lǐng)域，開發(fā)便攜移動電源，為手機、新能源汽車、檢測設(shè)備、乃至人體智能服裝在戶外提供電力；在航空航天領(lǐng)域，通過貼附或獨立成翼，滿足無人機、航天器的能源需求。

 

　　習近平總書記強調(diào)，“要實施好基礎(chǔ)學科和交叉學科突破計劃，打造校企地聯(lián)合創(chuàng)新平臺，提高科技成果轉(zhuǎn)化效能”。本項科研合作正是當下校企聯(lián)合創(chuàng)新實踐的縮影。南京大學課題組重在基礎(chǔ)研究和技術(shù)原始創(chuàng)新；仁爍光能意在滿足市場需求，持續(xù)推動量產(chǎn)工藝優(yōu)化。雖研究方向、科研資源方面各有側(cè)重、各有優(yōu)勢，但創(chuàng)新致用是雙方共同的目標。2023年，南京大學同仁爍光能共建了“鈣鈦礦光伏校企聯(lián)合實驗室”，仁爍光能以技術(shù)合作開發(fā)方式開啟了校企聯(lián)合創(chuàng)新之路。在具體合作研發(fā)中，雙方通過項目人員聯(lián)合辦公、每日會商總結(jié)等方式在彼此之間建立了穩(wěn)定高效的溝通機制。本次科研合作中，雙方都基于產(chǎn)業(yè)化導向，從基礎(chǔ)研究和規(guī)模工藝角度進行交叉研究、互相支撐。
 

　　“科技創(chuàng)新不能‘關(guān)起門來搞’，產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新也不能‘摸著石頭過河’”譚海仁教授總結(jié)道，“柔性鈣鈦礦技術(shù)的突破，本質(zhì)是‘學界出題、產(chǎn)研解題、企業(yè)答題’的協(xié)同結(jié)果。該成果在國際頂級期刊《自然·光子學》(Nature Photonics)發(fā)表。未來，我們將繼續(xù)深化“基礎(chǔ)研究突破 — 中試放大 — 產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化”的合作模式，為全球可再生能源發(fā)展提供中國方案。”