Joule:效率超20%！柔性鈣鈦礦太陽(yáng)能模塊用上碳納米管，彎折千次不衰減

柔性鈣鈦礦太陽(yáng)能模塊（f-PSMs）是當(dāng)前可再生能源技術(shù)中的關(guān)鍵創(chuàng)新，為實(shí)現(xiàn)可持續(xù)高效能源解決方案提供了路徑。然而，在不犧牲效率或不增加材料成本的前提下實(shí)現(xiàn)運(yùn)行穩(wěn)定性仍然是一個(gè)重大挑戰(zhàn)。

本研究薩里大學(xué)Zhang Wei、S. Ravi P. Silva、中國(guó)科學(xué)院成會(huì)明院士、侯鵬翔、武漢理工大學(xué)卜童樂、電子科技大學(xué)白賽等人探索了將單壁碳納米管（SWCNTs）作為窗口電極應(yīng)用于可擴(kuò)展f-PSMs的制造，實(shí)現(xiàn)了超過20%的卓越功率轉(zhuǎn)換效率（PCE）。SWCNT薄膜的優(yōu)異穩(wěn)定性使得所制備的f-PSMs能夠在承受各種外部應(yīng)力的同時(shí)保持高性能。在模擬真實(shí)環(huán)境條件（包括晝夜循環(huán)）下，基于SWCNT的f-PSMs表現(xiàn)出比采用傳統(tǒng)氧化銦錫（ITO）電極的對(duì)比器件更優(yōu)越的穩(wěn)定性。

通過用易獲得的SWCNT替代稀缺且昂貴的ITO，這項(xiàng)工作強(qiáng)調(diào)了SWCNT在提升柔性太陽(yáng)能技術(shù)可持續(xù)性與可擴(kuò)展性方面的潛力。這些發(fā)現(xiàn)彌合了實(shí)驗(yàn)室研究與實(shí)際制造應(yīng)用之間的差距，推動(dòng)了柔性光伏的商業(yè)化進(jìn)程。

研究亮點(diǎn)：

1.效率突破：采用硫酸處理的單壁碳納米管（SWCNT@H?SO?）作為窗口電極，實(shí)現(xiàn)了剛性鈣鈦礦電池24.5%、柔性電池23%以及柔性模塊（11.5 cm2）超過20%的轉(zhuǎn)換效率，創(chuàng)下了無ITO柔性鈣鈦礦太陽(yáng)能模塊的效率紀(jì)錄。

2.穩(wěn)定性顯著提升：SWCNT電極具備優(yōu)異的疏水性、化學(xué)惰性和機(jī)械柔韌性，使器件在高溫（85°C）、高濕（55% RH）、持續(xù)光照及反復(fù)彎折（1000次，曲率半徑5 mm）等嚴(yán)苛條件下仍保持超過95%的初始效率，遠(yuǎn)超ITO基器件。

3.低成本與可擴(kuò)展性：SWCNT薄膜的原料成本僅為ITO的約1/6，且可通過卷對(duì)卷（roll-to-roll）工藝進(jìn)行大面積制備，為低成本、可大規(guī)模生產(chǎn)的柔性光伏技術(shù)提供了可行路徑。