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編者按：石油、煤炭等化石燃料的大量消耗隨之帶來(lái)的嚴(yán)重的資源問(wèn)題與環(huán)境問(wèn)題，可再生能源帶來(lái)的綠色、清潔能源是現(xiàn)在市場(chǎng)所需求的，太陽(yáng)能電池利用太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能的光伏技術(shù)生產(chǎn)出高效且低成本的新型的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，不斷推動(dòng)新能源發(fā)電技術(shù)的步伐。

工業(yè)的進(jìn)步與人類文明的發(fā)展伴隨著石油、煤炭等化石燃料的大量消耗，隨著時(shí)間的推移帶來(lái)了嚴(yán)重的資源問(wèn)題與環(huán)境問(wèn)題。可再生能源成為人類文明可持續(xù)發(fā)展的“救世主”，其中，取之不盡用之不竭的太陽(yáng)能無(wú)疑是一種極具發(fā)展?jié)摿Φ目稍偕茉?。最常?jiàn)的太陽(yáng)能利用方式之一是太陽(yáng)能電池，它是利用光生伏特效應(yīng)把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能的光伏技術(shù)，然而目前高效率太陽(yáng)能電池造價(jià)高、工藝難，無(wú)法成為主流的發(fā)電方式。相比于傳統(tǒng)的太陽(yáng)能電池，新型的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池具有可溶液制備、生產(chǎn)成本低、效率高等特點(diǎn)，引起世界范圍的廣泛關(guān)注。由鈣鈦礦光吸收層、電荷傳輸層等半導(dǎo)體材料組成的異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)是鈣鈦礦太陽(yáng)能電池實(shí)現(xiàn)載流子分離和提取的關(guān)鍵，是光電轉(zhuǎn)換的核心結(jié)構(gòu)。

然而，由于鈣鈦礦結(jié)構(gòu)不穩(wěn)固，在工作條件下極易受光照、電場(chǎng)、溫度、水氧等作用的影響產(chǎn)生大量結(jié)構(gòu)缺陷，導(dǎo)致鈣鈦礦電池中異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)的破壞，使電池性能顯著降低。因此，進(jìn)一步穩(wěn)固鈣鈦礦太陽(yáng)能電池中“柔弱”的異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)是提高穩(wěn)定性的關(guān)鍵。針對(duì)此問(wèn)題，上海交通大學(xué)楊旭東、韓禮元研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)在一層表面富鉛的鈣鈦礦半導(dǎo)體薄膜表面沉積氯化氧化石墨烯薄膜，依靠氯-鉛鍵、氧-鉛鍵的強(qiáng)相互作用鍵合，構(gòu)建新的異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)。利用光學(xué)、電學(xué)等技術(shù)進(jìn)行表征，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)該異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，可有效抑制鈣鈦礦半導(dǎo)體薄膜的分解，減少了結(jié)構(gòu)缺陷的產(chǎn)生，防止分解后離子遷移對(duì)電荷傳輸層功能性的破壞。具有該異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)太陽(yáng)光光強(qiáng)和60℃條件下連續(xù)工作1000小時(shí)后，仍然保有初始效率的90%，且電池的穩(wěn)態(tài)輸出效率通過(guò)了國(guó)際認(rèn)證機(jī)構(gòu)-日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所（AIST）光伏技術(shù)研究中心的認(rèn)證。
圖1. A，富鉛鈣鈦礦薄膜制備過(guò)程；圖B，氯化氧化石墨烯覆蓋于鈣鈦礦薄膜表面；圖C，D，E，異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)中氯-鉛鍵，氧-鉛鍵形成；圖F，G，H，穩(wěn)定性表征：不同異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，電荷傳輸層表面電勢(shì)分布

該研究團(tuán)隊(duì)的工作提供了一種通過(guò)構(gòu)建穩(wěn)固的異質(zhì)結(jié)來(lái)提高鈣鈦礦太陽(yáng)電池穩(wěn)定性的方法，對(duì)于鈣鈦礦太陽(yáng)能電池商業(yè)化的實(shí)現(xiàn)具有重要的價(jià)值和意義。這也是該研究團(tuán)隊(duì)，繼2015年在Science期刊上發(fā)表高效率鈣鈦礦光伏研究成果，2017年在Nature期刊上發(fā)表大面積鈣鈦礦太陽(yáng)能電池組件研究成果之后的又一個(gè)重要進(jìn)展[1,2]。在鈣鈦礦太陽(yáng)能電池所引發(fā)的全球范圍研究浪潮中，我國(guó)科研人員在這一領(lǐng)域發(fā)揮著舉足輕重的作用。最新統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)研究單位在該領(lǐng)域的研究成果數(shù)量占全球總量的40%，已然成為鈣鈦礦光伏領(lǐng)域的中流砥柱。有理由相信，在相關(guān)領(lǐng)域科研工作者的共同努力下，中國(guó)作為世界上最大的太陽(yáng)能電池生產(chǎn)國(guó)，極有可能成為首個(gè)實(shí)現(xiàn)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池產(chǎn)業(yè)化的國(guó)家。 

原標(biāo)題：遠(yuǎn)離燒煤燒油的日子，低成本光伏發(fā)電來(lái)日可期