記者20日從大連理工大學獲悉，該校化學學院學生團隊成功突破鈣鈦礦太陽能電池性能提升關鍵技術瓶頸，研發出兼具高效率、高穩定性與超輕柔特性的新型電池，為臨近空間衛星、無人機、飛艇等載具的能源供給提供了關鍵解決方案。
圖為相關器件結構及性能提升示意圖。
傳統硅太陽能電池因重量大、柔性差難以滿足輕質、高效的能源供給要求。鈣鈦礦太陽能電池比重低、超薄、柔性，是能源供應的理想選擇。但其電極系統存在界面接觸不佳、能級匹配不良兩大關鍵技術難題。
針對這些難題，大連理工大學一支平均年齡22歲的學生團隊歷經3年攻關，提出三大創新技術。即通過“雙碳層解耦噴涂技術”優化電極結構，增強界面接觸并加速電荷橫向傳輸；采用“金屬單原子負載技術”精準調控碳電極局域能帶結構；結合“界面耦合摻雜技術”，在功能層表面構建連續共軛體系，借助π-π堆積增強界面耦合，大幅提升電荷轉移效率。
團隊成員在實驗室做研究。（大連理工大學供圖）
團隊從電極材料、到電極結構、再到臨近界面逐層遞進開展研究，最終實驗數據顯示，研究刷新碳電極鈣鈦礦太陽能電池光電轉化最高效率，該電池可適應零下60攝氏度到零下80攝氏度循環變溫、230攝氏度高溫、強紫外輻射等極端工況，還實現在未封裝條件下連續穩定運行1500小時，光電轉化效率保持初始值的95%以上。“我們還在此基礎上，構建碳電極鈣鈦礦摩擦納米發電機，實現光能與機械能互補，與無線傳感通信模塊集成，構建自供能探測節點”。項目負責人程嘉碩告訴記者。
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