當人類面臨氣候變暖和能源、水資源短缺的挑戰時，尋找利用太陽光熱的新途徑、提升利用太陽光熱的能力，成為人類社會可持續發展的題中之義。

7月27日，記者從南京航空航天大學獲悉，中國科學院院士、南京航空航天大學教授郭萬林團隊，采用全新的基于氣相的鈣鈦礦處理方法，突破了以往液相法難以均勻制備大面積鈣鈦礦電池器件的局限，顯著提升了鈣鈦礦電池的效率和穩定性，制備出光電轉化效率超過18%、超過200平方厘米的鈣鈦礦太陽能電池。同時，該電池可以持續運行壽命超過4萬小時（等效戶外運行壽命超25年），刷新世界紀錄。這為鈣鈦礦太陽能電池走向應用提供了新策略。相關論文近日刊發于國際學術期刊《科學》。

論文的共同通訊作者、南京航空航天大學教授張助華介紹，當前，小于0.1平方厘米的小面積金屬鹵化物鈣鈦礦太陽能電池的光電轉換效率已經超過26%。然而，鈦礦太陽能電池仍面臨著長期運行穩定性不足的難題。針對這一難題，科學家們研發出液相處理等方法來鈍化鈣鈦礦材料表面的缺陷，抑制材料運行環境下的老化，從而得到能穩定運行達數千小時的鈣鈦礦太陽能電池，但器件的尺寸僅為數平方厘米，無法滿足商業化需求。

“基于液相的鈣鈦礦電池處理方法，雖然能顯著提升小面積電池器件的效率和穩定性，但在制備大面積鈣鈦礦太陽能電池時，鈍化劑和鈣鈦礦薄膜反應速度不均，導致薄膜鈍化效果不佳。”論文的第一作者、南京航空航天大學教授趙曉明解釋說。

如何在保持較高的光電轉化效率的前提下得到大面積長效穩定的鈣鈦礦太陽能電池，便成為重大技術挑戰。

此次研究中，郭萬林團隊開創性地采用了一種全新的基于氣相的處理方法——氣相氟蒸汽處理方法。

“氣相氟化處理讓氟化氫在空氣中均勻地分布，與鈣鈦礦薄膜進行反應，形成穩固的化學鍵，抑制薄膜缺陷的形成，并錨定薄膜表面附近的陰離子。”郭萬林介紹，與傳統的液相處理方法相比，氟蒸汽處理讓鈣鈦礦薄膜更均勻地被鈍化，從而使薄膜大面積均勻地展現出長的光致發光壽命，同時顯著減少了誘發材料降解的缺陷源。

郭萬林表示，該研究為制備滿足商業化要求的太陽能模組和器件打下了基礎，加快了鈣鈦礦太陽能電池從基礎研究到商業化應用的進程。