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新华日报财经讯 近日，国际学术期刊《自然》（Nature）在线发表了一篇来自南京大学谭海仁、肖科、王元元团队联合仁烁光能产业化研究团队的研究成果。这项研究的主角是一块65平方厘米的全钙钛矿叠层太阳能电池，经日本电气安全和环境技术实验室（JET）认证，它的稳态光电转换效率达到26.2%，刷新了同面积等级的世界纪录。
要理解这项突破的价值，得先弄清楚一个问题：钙钛矿叠层太阳能电池，小面积做得好，为什么放大就难？
此前在小面积全钙钛矿叠层电池上，谭海仁团队已做到30%以上的效率。但面积一旦放大，效率就会往下掉。“打个比方，小面积器件像手冲咖啡，豆子好、手法精，风味容易做出来。如果放大到组件级别，相当于从手冲换成大锅煮，怎么保证每一杯都一个味道，就成了麻烦。”南京大学现代工程与应用科学学院教授、仁烁光能董事长谭海仁解读说。
据介绍，麻烦出在两个地方。一是传统“隧穿复合结”里头那层超薄金属，面积大了很难涂均匀，好比在一整面墙上刷一层比保鲜膜还薄的漆，稍微厚一点薄一点，透光效果就变了，直接影响底电池的吸光效率。二是里头一种叫PEDOT:PSS的材料，光学性能和稳定性都不够好，时间一长容易出问题。
“此次联合研究团队的做法，是用纳米晶功能层替代超薄金属，同时去掉不稳定的材料。”谭海仁教授说，纳米晶可以理解为一颗颗比头发丝细上万倍的“半导体颗粒”，它们铺成的薄膜透光性更好，也更容易涂得均匀。这一设计既降低了光学损耗，也提升了大面积制备的可行性。
最终，这块65平方厘米的组件实验室效率达到26.6%，经JET认证稳态效率26.2%。
当前空间站、卫星主要依赖砷化镓太阳电池，重量大、比功率低，发射成本极高，近地轨道每千克有效载荷就要花数千到数万美元。相比之下，全钙钛矿叠层电池理论效率有望突破40%，且钙钛矿材料吸光系数高，不到一微米厚就能完成光电转换，比功率可达传统刚性电池的10倍以上。
“同样发电能力，钙钛矿组件可以做得更轻、更薄、更柔，能卷起来发射，到太空再展开。”谭海仁教授表示，对发射成本动辄数万美元每千克的航天任务来说，这个优势极有吸引力。
太空环境远非地面可比，辐照、原子氧侵蚀、两百多摄氏度的温差交替冲击，都是钙钛矿必须迈过的坎。这篇《自然》论文解决的是大面积制备效率和界面稳定性问题，距离真正的太空验证还有距离，但方向已经清晰。
仁烁光能是江苏企业，是谭海仁团队科研成果转化的产物，2021年12月创立。2024年初150MW量产线贯通后，不到两年把平方米级组件量产效率从15%推到22%。目前企业的GW级产线已在常熟开工，总投资约12.5亿元。
新华日报·财经记者 何玥颐
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