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  9月21日，《科學(xué)》刊發(fā)了華中科技大學(xué)韓宏偉教授團(tuán)隊(duì)合作論文“鈣鈦礦太陽(yáng)能電池產(chǎn)業(yè)化的挑戰(zhàn)”（“Challenges for commercializing perovskite solar cells”）。華中科技大學(xué)榮耀光副教授、胡玥副教授和梅安意博士為共同第一作者，華中科技大學(xué)韓宏偉教授、加拿大多倫多大學(xué)Edward H. Sargent教授、美國(guó)科羅拉多大學(xué)Michael D. McGehee教授和韓國(guó)蔚山國(guó)立科技研究所Sang Il Seok教授為共同通訊作者。

  充分利用太陽(yáng)能是解決目前人類面臨的能源短缺和環(huán)境污染等問題的根本途徑。作為新興太陽(yáng)能電池技術(shù)的杰出代表，基于地球儲(chǔ)量豐富的元素和簡(jiǎn)單的溶液法制備，有望實(shí)現(xiàn)廉價(jià)太陽(yáng)能發(fā)電，鈣鈦礦太陽(yáng)能電池（Perovskite solar cells）自問世以來便備受各國(guó)科研工作者和業(yè)界的共同關(guān)注，然而穩(wěn)定性和規(guī)模化制造一直是其高效率商業(yè)化面前的攔路虎。

  在本次刊發(fā)的“鈣鈦礦太陽(yáng)能電池產(chǎn)業(yè)化的挑戰(zhàn)”一文中，韓宏偉教授團(tuán)隊(duì)詳細(xì)闡述了過去幾年里，鈣鈦礦太陽(yáng)能電池發(fā)展出的多種器件結(jié)構(gòu)和材料體系（圖1A），其光電轉(zhuǎn)換效率迅速提升，穩(wěn)定性也獲得很大改善。目前不僅有大量的科研機(jī)構(gòu)開展鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的相關(guān)研究，國(guó)內(nèi)外還涌現(xiàn)出多家科技公司對(duì)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池進(jìn)行商業(yè)化探索及推廣。針對(duì)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池商業(yè)化的關(guān)鍵問題及所面臨的挑戰(zhàn)，韓宏偉團(tuán)隊(duì)對(duì)目前鈣鈦礦太陽(yáng)能電池所獲得的最新進(jìn)展進(jìn)行了總結(jié)，并從鈣鈦礦太陽(yáng)能電池壽命評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、性能衰減機(jī)理、器件尺寸放大、環(huán)境影響等方面對(duì)其未來的發(fā)展及商業(yè)化進(jìn)行了展望。

（A）基于不同器件結(jié)構(gòu)和材料體系的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池示意圖；（B）110平方米可印刷鈣鈦礦太陽(yáng)能電池示范系統(tǒng)

  在光電轉(zhuǎn)換效率方面，目前獲得第三方公證的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的最高實(shí)驗(yàn)室光電轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)達(dá)到23.3%，該數(shù)值已經(jīng)超過市場(chǎng)上占主導(dǎo)地位的多晶硅太陽(yáng)能電池、碲化鎘薄膜太陽(yáng)能電池和銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池，充分展現(xiàn)了其良好的商業(yè)化前景和極大的潛在市場(chǎng)價(jià)值。在器件穩(wěn)定性方面，目前已有大量鈣鈦礦太陽(yáng)能電池在不同實(shí)驗(yàn)條件下（如高溫、持續(xù)光照、高濕度等）的穩(wěn)定性數(shù)據(jù)被報(bào)道，已測(cè)試10000小時(shí)標(biāo)準(zhǔn)模擬太陽(yáng)光（不含紫外光）持續(xù)照射后，器件未出現(xiàn)明顯衰減，該穩(wěn)定性測(cè)試的太陽(yáng)光輻照量相當(dāng)于武漢或歐洲大部分地區(qū)10年的太陽(yáng)光輻照量總和。除此之外，針對(duì)實(shí)際應(yīng)用所需滿足的不同條件下的穩(wěn)定性測(cè)試也在進(jìn)行中。

  在未來鈣鈦礦太陽(yáng)能電池研究工作中，進(jìn)一步探明器件性能衰減機(jī)理并提出有效的器件壽命評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)將成研究重點(diǎn)。與此同時(shí)，開發(fā)制備高性能大尺寸鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的技術(shù)和工藝也將備受關(guān)注。目前，國(guó)內(nèi)外已有大量科研機(jī)構(gòu)及科技公司開展鈣鈦礦太陽(yáng)能電池尺寸擴(kuò)大的技術(shù)探索。在此方面，華中科技大學(xué)團(tuán)隊(duì)所專注的可印刷鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，基于絲網(wǎng)印刷技術(shù)制備，采用廉價(jià)的碳材料替代傳統(tǒng)的貴金屬作為電極材料，因此具有易于擴(kuò)大化生產(chǎn)及有望實(shí)現(xiàn)廉價(jià)太陽(yáng)能發(fā)電的技術(shù)特點(diǎn)。湖北萬(wàn)度光能有限責(zé)任公司（鄂州）所建設(shè)的110平米可印刷鈣鈦礦太陽(yáng)能電池示范系統(tǒng)充分展示出該項(xiàng)技術(shù)良好的應(yīng)用前景（圖1B）。

  該工作獲得了國(guó)家自然科學(xué)基金重大研究計(jì)劃集成項(xiàng)目、重點(diǎn)項(xiàng)目、面上項(xiàng)目、科技部863計(jì)劃及湖北省科技廳等項(xiàng)目的支持。

  論文鏈接：http://science.sciencemag.org/content/361/6408/eaat8235