【儀表網 研發快訊】近日，南京大學譚海仁教授團隊聯合南京大學蘇州校區李永璽教授、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”)發表突破性研究成果。團隊首創“氣淬輔助的原位涂層技術”，制備轉化效率達27.5%的柔性全鈣鈦礦疊層太陽能電池，并成功實現放大制備，大面積柔性疊層模組認證轉化效率達23.0%，創雙項世界紀錄，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備結合反溶劑工藝，難以制備均勻、高質量的鈣鈦礦薄膜，導致其能量轉換效率(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，成為產業化的 “卡脖子” 難題。
“基礎研究必須帶著產業視角解題”該研究的牽頭人、南京大學教授譚海仁強調，“高校擅長從分子機制、材料特性等基礎層面突破，企業則更懂實際應用需求 —— 比如環境條件(常壓常溫)下的產業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化于2021年創辦仁爍光能，他深知產學研協同的重要性。
此次研發合作中，南京大學團隊創新性地開發了“原位添加劑涂層策略”，在連續氣體淬火條件下，向濕潤的鈣鈦礦薄膜動態引入添加劑，精準調控結晶過程。“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’”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量。”
仁爍光能在本次研發中負責了工藝創新和資源支撐：“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，都會導致薄膜質量不均。”仁爍光能研發專家、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備和工藝技術，在本次合作研發中，仁爍光能僅用了不到一個月的時間就將實驗室研發的"動態結晶控制"技術轉移到工業級狹縫涂布設備上，在30×40cm²的柔性基板上實現寬帶隙薄膜的單次成型。
本次校企合作結出了豐碩果實：小面積(0.049 cm²)柔性全鈣鈦礦疊層電池的能量轉換效率達到 27.5%，首次實現的大面積模組(20.26 cm²)經認證效率達 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異的機械穩定性：在10毫米彎曲半徑下(相當于1%拉伸應變)可以承受10000次折疊，保持初始效率97%以上。同時，熱循環條件、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。
成果價值：全面開啟曲面輕質能源市場拓荒之旅
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，進一步深化量產工藝，針對不同場景，陸續推出不同類型的柔性鈣鈦礦光伏組件。在建筑領域，將通過開發建筑光伏一體化(BIPV)產品，美化建筑、點亮城市的同時，悄無聲息地實現城市建筑的能源化變革；在移動消費領域，開發便攜移動電源，為手機、新能源汽車、檢測設備、乃至人體智能服裝在戶外提供電力；在航空航天領域，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，“要實施好基礎學科和交叉學科突破計劃，打造校企地聯合創新平臺，提高科技成果轉化效能”。本項科研合作正是當下校企聯合創新實踐的縮影。南京大學課題組重在基礎研究和技術原始創新；仁爍光能意在滿足市場需求，持續推動量產工藝優化。雖研究方向、科研資源方面各有側重、各有優勢，但創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“鈣鈦礦光伏校企聯合實驗室”，仁爍光能以技術合作開發方式開啟了校企聯合創新之路。在具體合作研發中，雙方通過項目人員聯合辦公、每日會商總結等方式在彼此之間建立了穩定高效的溝通機制。本次科研合作中，雙方都基于產業化導向，從基礎研究和規模工藝角度進行交叉研究、互相支撐。
“科技創新不能‘關起門來搞’，產業創新也不能‘摸著石頭過河’”譚海仁教授總結道，“柔性鈣鈦礦技術的突破，本質是‘學界出題、產研解題、企業答題’的協同結果。該成果在國際頂級期刊《自然·光子學》(Nature Photonics)發表。未來，我們將繼續深化“基礎研究突破 — 中試放大 — 產業轉化”的合作模式，為全球可再生能源發展提供中國方案。”
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