近日，南京大學現代工程與應用科學學院譚海仁教授課題組與多倫多大學Edward Sargent教授課題組共同發表了鈣鈦礦太陽能電池的最新研究成果。研究揭示，原位背接觸鈍化對鈣鈦礦太陽能電池光電性能有顯著的提升，以該技術製備的平面型鈣鈦礦太陽能電池穩態效率達到21.6%。該成果發表在Advanced Materials上，譚海仁教授和Sargent教授為共同通訊作者。
鈣鈦礦太陽能光伏電池作為一種低成本光伏技術，其光電轉化效率的認證紀錄已經達到了23.7%。鈣鈦礦太陽能電池效率的快速提升主要歸功於三個方面的研究：組分工程、結晶過程調控和電荷傳輸層改性。
太陽能電池的性能依賴於在界面處有效電荷載流子提取，電子傳輸層（ETL）和空穴傳輸層（HTL）通常是重摻雜的，以確保足夠的導電性；然而，這種重摻雜也會提高導鈣鈦礦/ ETL（HTL）界面的複合損失。在鈣鈦礦吸收層（圖1a）頂部，即在n-i-p器件中的鈣鈦礦/ HTL界面處的接觸鈍化，需要更精細的化學處理以確保鈣鈦礦薄膜不被破壞。在n-i-p結構太陽能電池中的鈣鈦礦/ HTL界面處實施接觸鈍化並降低界面複合損失，同時能夠有效地提取空穴。
本研究提供了一種新型的原位背接觸鈍化策略。受晶體矽電池中本徵非晶矽實現接觸鈍化的啟發，本研究使用一種本徵（未摻雜）的半導體聚合物薄膜對鈣鈦礦電池實現原位背接觸鈍化。研究發現，聚合物的半導體特性以及他們與鈣鈦礦的能帶匹配對實現高開壓和高填充因子起到了關鍵作用。通過應用原位背接觸鈍化策略，在1.53 eV帶隙的平面鈣鈦礦電池中實現了1.15 V的開路電壓和83％的填充因子以及21.6％的穩鈦效率，這是平面器件中報導的最高效率之一。
該工作中譚海仁教授得到中組部「青年千人」及荷蘭科學研究組織「Rubicon Fellowship」等項目的資助。感謝固體微結構國家實驗室（籌）、人工微結構科學與技術協同創新中心、江蘇省功能材料設計原理與應用技術重點實驗室的大力支持。
