新技術(shù)可在空氣環(huán)境下制備鈣鈦礦光伏材料

11月28日，贛南師范大學(xué)陳義旺教授及其團(tuán)隊創(chuàng)新性地提出并實現(xiàn)了一種可在空氣環(huán)境下進(jìn)行的“激光退火”技術(shù)，為鈣鈦礦光伏材料的大規(guī)模、低成本和高穩(wěn)定性制備提供了關(guān)鍵科學(xué)基礎(chǔ)和技術(shù)路徑。該研究由南昌大學(xué)牽頭，贛南師范大學(xué)、江西師范大學(xué)、廣安理工學(xué)院等單位合作完成。相關(guān)成果發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》上。

鈣鈦礦太陽能電池因其高光電轉(zhuǎn)換效率和可溶液加工特性，被視為最具潛力的新一代光伏技術(shù)。而傳統(tǒng)熱退火工藝需在惰性氣體中長時間處理，難以滿足高通量生產(chǎn)需求。

研究團(tuán)隊通過原位同步輻射表征，首次揭示了鈣鈦礦薄膜在空氣中熱處理的“四階段降解機(jī)理”，并發(fā)現(xiàn)了一個約123±18秒的“環(huán)境無降解窗口”。基于這一發(fā)現(xiàn)，團(tuán)隊開發(fā)出高功率藍(lán)光激光退火工藝，可在20秒內(nèi)實現(xiàn)大面積薄膜的快速結(jié)晶，避免水氧侵蝕帶來的結(jié)構(gòu)降解。該成果為鈣鈦礦光伏器件提供了高通量、低能耗、環(huán)境友好的制備新路徑，突破了傳統(tǒng)惰性環(huán)境依賴，攻克了大面積印刷精度瓶頸，為我國在高效光伏材料制備領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)從實驗室研究到產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用提供了重要技術(shù)支撐。

陳義旺團(tuán)隊成功孵化九江市柔爍光電科技有限公司，將核心柔性鈣鈦礦技術(shù)轉(zhuǎn)化為可落地、可復(fù)制、可推廣的產(chǎn)業(yè)成果。公司著手100兆瓦量產(chǎn)線建設(shè)以及首個千瓦級示范站建設(shè)，產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于光伏建筑一體化(BIPV)、無人機(jī)、單兵自供電系統(tǒng)等前沿場景，成為新能源產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的重要力量。

同時，該科研團(tuán)隊開發(fā)出的高性能有機(jī)硅彈性體封裝材料，解決了柔性光伏粘結(jié)性與長期穩(wěn)定性的“痛點”，該技術(shù)已成功轉(zhuǎn)化至多家終端企業(yè)，形成8000萬米年產(chǎn)規(guī)模的公司，圍繞我國“雙碳”目標(biāo)下的能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型需求，開展輕質(zhì)光伏、疊層光伏及柔性光伏組件的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售等成果轉(zhuǎn)化工作。