近日，从西湖大学传来振奋人心的消息，该校未来产业研究中心、工学院王睿团队在柔性叠层太阳电池领域取得了重要突破。他们成功地将钙钛矿与铜铟镓硒（CIGS）两种高效光电转换材料叠层结合，实现了23.4%的光电转换效率，这一研究成果不仅标志着我国在太阳电池技术领域的又一次飞跃，也为未来清洁能源的发展开辟了新路径。相关研究成果已在国际顶级期刊《自然·光子学》上发表，引起了全球学术界的广泛关注。
太阳电池作为将太阳光直接转换为电能的重要装置，其转换效率一直是科研人员关注的焦点。传统的单结太阳电池，如同单层蛋糕，虽然结构简单，但在光电转换效率上存在天花板。为了突破这一限制，科研人员开始探索叠层太阳电池技术，即将不同半导体材料层叠在一起，每一层都能“捕捉”特定波长的太阳光，从而吸收更广泛的太阳光能量，实现更高效的光电转换。
王睿团队此次选择钙钛矿与铜铟镓硒作为叠层太阳电池的材料，正是看中了它们各自在光电转换效率上的优势。钙钛矿材料因其高转换效率、可调谐带隙和低成本而备受瞩目，而铜铟镓硒则以其稳定性好、抗辐射能力强著称。将这两种材料叠层结合，有望创造出兼具高效率和稳定性的新型太阳电池。
然而，制备叠层太阳电池的过程并非易事，如同在微观世界里做蛋糕，需要极高的精度和手艺。王睿团队面临的第一个挑战就是如何在铜铟镓硒基底上制备出均匀致密的钙钛矿薄膜。起初，他们尝试了多种工艺，但制备出的钙钛矿薄膜始终布满孔洞，无法形成有效的光吸收层。这一困境持续了长达一年多的时间，让团队成员倍感压力。
转折点出现在2023年底，团队成员田柳文和王睿决定跳出思维定式，在铜铟镓硒基底上尝试不同的钙钛矿薄膜制备工艺。经过无数次的失败和尝试，他们终于在电镜下首次观察到了一个具有均匀致密钙钛矿表面形貌的样品。这一发现如同黑暗中的一缕曙光，让团队看到了突破的希望。
此后，王睿团队乘胜追击，通过不断优化钙钛矿层以及其他层的制备工艺，终于在两端柔性钙钛矿/铜铟镓硒叠层太阳电池技术上实现了快速突破。他们制备出的柔性叠层太阳电池不仅光电转换效率高达23.4%，而且厚度仅相当于一根头发丝的直径，展现了极高的轻薄性和柔性。
这种柔性轻薄的叠层太阳电池具有广阔的应用前景。王睿介绍，它有望应用于建筑、汽车、飞行器、柔性可穿戴设备等多个领域。在建筑领域，它可以作为窗户、屋顶等部位的透明或半透明发电材料，既美观又实用；在汽车领域，它可以作为车身或车顶的发电装置，为电动汽车提供绿色动力；在飞行器领域，它可以作为机翼或尾翼的发电材料，减轻飞行器重量并提高续航能力；在柔性可穿戴设备领域，它可以作为便携式电源，为各种智能设备供电。
此外，这种叠层太阳电池还具有高稳定性和抗辐射能力，能够在恶劣环境下长期稳定运行，为偏远地区、航空航天等领域提供可靠的能源保障。因此，它的成功研发不仅推动了太阳电池技术的进步，也为我国清洁能源产业的发展注入了新的活力。
西湖大学王睿团队的这一研究成果不仅是对我国太阳电池技术的一次重大贡献，也是对全球清洁能源发展的一次有力推动。我们有理由相信，在不久的将来，这种高效、轻薄、灵活的叠层太阳电池将成为我们生活中不可或缺的一部分，为人类社会的可持续发展贡献更多力量。
