上海科技奖｜一头扎进只要3篇论文的全新范畴，上海交大教授牵手宁德年代打破太阳能电池功率极限

发布时间：2025-05-11　点此：62次

赵一新手捧30厘米*30厘米大尺度高性能钙钛矿太阳能电池模块。

项目名称：高效安稳钙钛矿太阳能电池的化学创制研讨

奖项：2023年度上海市天然科学奖一等奖

获奖团队：上海交通大学赵一新教授团队

“十年前大部分太阳能头部电池企业都对钙钛矿嗤之以鼻，但现在这些企业连续都树立了钙钛矿研制部门，我信任未来太阳能电池的展开方向必定和钙钛矿休戚相关。”本年9月，上海交通大学环境科学与工程学院教授赵一新在他冒险闯入的一个新范畴，发明了一项世界纪录——以超越22%的光电转化功率改写了大尺度钙钛矿太阳能电池功率。

钙钛矿太阳能电池是近年来鼓起的一种新概念太阳能电池，有望完成更低本钱的太阳能发电，美国、欧洲、我国都已展开了相关范畴布局，它的研制关系着我国是否能在光伏工业继续坚持世界抢先。今日（10月23日）举办的全市科技大会暨科学技能奖赏大会上，赵一新团队凭仗“高效安稳钙钛矿太阳能电池的化学创制研讨”取得2023年度上海市天然科学奖一等奖。

一头扎进只要3篇文献的全新范畴

自上世纪50年代美国贝尔实验室制造出世界上第一块太阳能电池开端，科学家和工业界就在为不断提高光电转化功率而尽力。在很多技能道路中，晶体硅一度锋芒毕露，曩昔十年，人们将单晶硅的发电功率从22%提高至27%，已迫临这一资料发电功率的理论极限29%。现在27%的光电转化功率纪录由我国企业坚持。

转化功率迫临理论极限是前进，却也意味着未来提高空间有限，所以科学家开端寻觅其他技能道路。2009年，日本桐荫横滨大学特聘教授宫坂力提出了钙钛矿的技能道路，2012年韩国Nam-Gyu Park教授等展开了固态钙钛矿太阳能电池，那时它的发电功率约为10%。

赵一新在美国可再生能源国家实验室作业照。

钙钛矿太阳能电池的呈现“感动”了正在美国可再生能源国家实验室（NREL）进行博士后研讨的赵一新。在此之前，他首要从事光催化、电催化和热电资料研讨，与太阳能电池简直毫无交集。虽然其时看不清钙钛矿的远景，但他便是觉得这个只要3篇文献的全新范畴十分诱人，然后就一头扎了进去。他与3位其时都很年青的70后科学家一同树立了美国首个钙钛矿太阳能电池实验室。

2013年，赵一新回到上海交通大学继续进行钙钛矿电池的研讨。现在，这种全新太阳能电池的实验室光电转化功率现已可以做到与晶硅电池适当。

“胶水”降服钙钛矿，办法成为业界干流

进入钙钛矿这个尚无多少人开辟的新边境，摆在赵一新团队面前的问题首要有两个：一是怎么将钙钛矿做成薄膜，二是怎么让薄膜性能变安稳。这是由于钙钛矿的结晶进程不可控，假如让其自发结晶，得到便是一颗颗“小盐粒”，但工业上需求的是像镜子相同平坦的亚微米厚度的高质量薄膜。

钙钛矿太阳能电池制备技能从小到大。

赵一新团队选用挥发性添加剂的战略，规划的添加剂就像胶水，在钙钛矿结晶时先构成平坦的亚稳态，随后在进一步的结晶进程再将“胶水”去除，然后得到平坦薄膜。钙钛矿本来参加的甲胺阳离子化学安稳性较差，赵一新将它改善成有机铯离子，增强了资料安稳性。现在，这种钙钛矿薄膜制备及安稳办法已成为业界干流。

近年来，钙钛矿电池以其共同的光电特性和潜在的高功率，逐步成为光伏范畴的研讨热门。赵一新介绍，钙钛矿的理论光电转化功率可达33%，而且它还可以与其他商业化太阳能电池进一步叠加屡次使用太阳能，比方钙钛矿与晶硅叠层的极限光电转化功率高达45%。

对一切光伏企业来说，45%都是个具有满足吸引力的数字。2019年，宁德年代找到赵一新，期望与其团队协作展开钙钛矿太阳能电池工业化协作，处理这种未来电池工业化的科学难题。在赵一新看来，任何技能假如没有工业化，仅仅科学家自己想问题，研讨也会不接地气而逐步干涸。而工业化进程会不断发生新问题，这就为钙钛矿的研讨不断拓宽新边境。所以，一场产学研协作就此敞开。

与宁德年代一同改写光电转化功率

本年9月，赵一新团队在《天然》杂志上发表文章，介绍了团队与宁德年代21C立异实验室的协作效果。他们成功制造出的30厘米*30厘米的大尺度高性能钙钛矿光伏模块，光电转化功率超越22%，为现在文献陈述最高值。

“我国的光伏工业想要坚持世界抢先，有必要不断坚持技能抢先。”赵一新觉得，我国钙钛矿太阳能电池现已到了大规模工业化的前夜，工业生态已初见雏形。钙钛矿太阳能电池工业带来的幻想空间满足巨大，比方大型修建的房顶将成为发电场，轿车可以一边晒太阳一边充电……

作为科学家，赵一新一直对新事物坚持敏锐，他以为做科研最重要的便是寻觅新边境，然后找到范畴中的关键问题并另辟蹊径地处理它。钙钛矿太阳能电池的技能道路竞赛虽然剧烈，但我国现在已取得了抢先地位。

“这个范畴里的科学家，特别是我国的科学家都很年青，45岁的我在这个圈子里已算‘大龄’。”赵一新恶作剧说，看到周围的年青人，似乎看到当年自己与搭档一同树立钙钛矿太阳能电池实验室的姿态，每一天都生气勃勃。

作者：

文：沈湫莎图：受访者供给修改：沈湫莎责任修改：任荃

转载此文请注明出处。

告发/反应