鈣鈦礦太陽能電池以其制備簡單、成本低和效率高的優(yōu)勢在新型光伏技術領域迅速崛起。

鈣鈦礦太陽能電池按照器件結構可分為正式和反式兩種結構，相比于正式結構，反式結構器件因制備工藝更加簡單、可低溫成膜、無明顯回滯效應、適合與傳統(tǒng)太陽能電池(硅基電池、銅銦鎵硒等)結合制備疊層器件等優(yōu)點，受到學術界和產(chǎn)業(yè)界的關注。但仍然存在開路電壓與理論值差距較大、光電轉換效率仍然偏低等應用瓶頸。

在納米研究國家重大科學研究計劃(2015CB932200，鈣鈦礦型太陽電池的基礎研究)的支持下，北京大學朱瑞研究員、龔旗煌院士與合作者展開研究，針對反式結構鈣鈦礦太陽能電池在光電轉換效率上存在的瓶頸，提出了胍鹽輔助二次生長方法，開創(chuàng)性地實現(xiàn)了鈣鈦礦薄膜半導體特性的調控，顯著降低了器件中非輻射復合的能量損失，在提升器件開路電壓方面取得了突破，首次在反式結構器件中獲得了超過1.21V的高開路電壓(材料帶隙寬度~1.6eV)。

同時，在不損失光電流和填充因子等性能參數(shù)的情況下，顯著提高了反式結構鈣鈦礦電池的光電轉換效率實驗室最高效率達到21.51%。經(jīng)中國計量科學研究院認證，器件的光電轉換效率高達20.90%，是目前反式結構鈣鈦礦太陽能電池器件效率的最高記錄。

該結果為提升反式鈣鈦礦太陽能電池器件效率、推進該類新型光伏器件的應用化發(fā)展提供了新思路，可進一步拓展到鈣鈦礦疊層太陽能電池以及鈣鈦礦發(fā)光器件中，具有潛在的應用前景和商業(yè)價值。