Science发表 中国研究团队打破反式钙钛矿太阳能电池效率纪录

来源:OFweek太阳能光伏发布时间:2018-06-30 18:59:59

北京大学物理学院“极端光学创新研究团队”的朱瑞研究员、龚旗煌院士与合作者展开研究,首次采用“胍盐辅助二次生长”技术调控钙钛矿半导体特性,在提升反式结构钙钛矿太阳能电池性能方面取得了突破性成果,创下了该类太阳能电池器件效率的最高记录。相关研究于2018年6月29日在国际顶级学术期刊《科学》(Science)上发表(Enhancedphotovoltageforinvertedplanarheterojunctionperovskitesolarcells,Science,Vol.360,Issue6396,pp.1442-1446,DOI:10.1126/science.aap9282)。

随着人类社会的不断进步,由工业生产所导致的能源和环境问题日益凸显,化石燃料(石油、煤炭、天然气等)的有限储量及其燃烧带来的全球变暖等问题促使人们不断地寻找和开发绿色可再生的新型能源。太阳能具有清洁、无污染、分布广泛且能量充分的优势,是有希望获得大规模应用的新型能源之一。太阳能电池利用光生伏特效应将太阳光能直接转化为电能,受到来自学术界和工业界的广泛关注和研究,也得到了各国政府的大力支持。

近年来,钙钛矿太阳能电池以其制备简单、成本低和效率高的优势迅速崛起成为新型光伏技术领域的新宠,其光电转换效率在短短八年内实现了跳跃式增长,目前报道的最高效率已达到商业化单晶硅太阳能电池的效率水平,表现出极大的优势和应用潜力。

钙钛矿太阳能电池分为正式(n-i-p)和反式(p-i-n)两种器件结构。相比于正式器件,反式结构器件因制备工艺更加简单、可低温成膜、无明显回滞效应、适合与传统太阳能电池(硅基电池、铜铟镓硒等)结合制备叠层器件等优点,受到越来越多的关注。但是,反式结构器件也存在一些显著不足,例如,开路电压与理论值差距较大、光电转换效率相对偏低,这主要是由于器件中存在大量的缺陷所导致。这些缺陷主要存在于钙钛矿活性层中、钙钛矿活性层与电荷收集层界面处,造成了光生载流子的非辐射复合,进而致使能量损失严重,最终限制了开路电压的提升和光电转换效率的改善,制约了该类结构器件的发展。

针对反式结构钙钛矿太阳能电池在光电转换效率上存在的瓶颈,朱瑞研究员、龚旗煌院士与合作者展开研究,首次提出了“胍盐辅助辅助二次生长”方法,开创性地实现了钙钛矿薄膜半导体特性的调控,显著降低了器件中非辐射复合的能量损失,在提升器件开路电压方面取得了突破,首次在反式结构器件中获得了超过1.21V的高开路电压(材料带隙宽度~1.6eV)。同时,在不损失光电流和填充因子等性能参数的情况下,显著提高了反式结构钙钛矿电池的光电转换效率——实验室最高效率达到21.51%。经中国计量科学研究院认证,器件的光电转换效率也高达20.90%,这是目前反式结构钙钛矿太阳能电池器件效率的最高记录。该结果为提升反式钙钛矿太阳能电池器件效率、推进该类新型光伏器件的应用化发展提供了新思路。这种制备技术也有望进一步拓展到钙钛矿叠层太阳能电池以及钙钛矿发光器件中,具有潜在的应用前景和商业价值。

图1.左:反式结构钙钛矿太阳能电池。右:电池器件在正向电压(2V)下的发光照片(表明电池器件具有较低的非辐射复合能量损失)。

研究论文的共同第一作者是朱瑞研究员课题组的博士研究生罗德映和杨文强,以及牛津大学的王植平博士。合作者还包括英国牛津大学的HenryJ.Snaith教授课题组、萨里大学的张伟博士课题组和剑桥大学的RichardH.Friend教授课题组等。该工作得到国家科技部、自然科学基金委、北京大学人工微结构和介观物理国家重点实验室、“极端光学协同创新中心”“2011计划”量子物质科学协同创新中心、“青年千人计划”、英国工程和自然科学研究委员会(EPSRC)以及皇家学会等单位的支持。(来源:北京大学)

责任编辑:ofweeksolar
索比光伏网&碳索光伏版权声明:

本站标注来源为“索比光伏网”、“碳索光伏"、"索比咨询”的内容,均属www.solarbe.com合法享有版权或已获授权的内容。未经书面许可,任何单位或个人不得以转载、复制、传播等方式使用。

经授权使用者,请严格在授权范围内使用,并在显著位置标注来源,未经允许不得修改内容。违规者将依据《著作权法》追究法律责任,本站保留进一步追偿权利。谢谢支持与配合!

推荐新闻
包头市:布局钙钛矿、叠层等新一代太阳能电池技术来源:包头市人民政府 发布时间:2026-09-11 08:49:42

包头市于9月8日发布《“十五五”时期推动清洁能源产业高质量发展行动方案》,旨在加快构建清洁低碳、安全高效的新型能源体系,助力老工业基地绿色转型。方案提出到2030年实现新能源并网装机2400万千瓦、储能装机750万千瓦的发展目标,并围绕供给提升、储能扩容、风光制氢、传统能源清洁利用及生物质开发五大方向部署重点任务。在装备升级方面,强调做优晶硅光伏配套(如铝边框、多晶硅芯),同时前瞻性布局钙钛矿、叠层等新一代太阳能电池技术产业,推动技术迭代与本地化配套。此外,方案还系统规划了电网强化、氢能管网、充换电设施、创新平台建设及产业生态优化等支撑举措,突出以新质生产力引领清洁能源全产业链高质量发展。(199字)

西南地区首个工业级钙钛矿/晶硅叠层光伏实证项目落地云南来源:钙钛矿光链 发布时间:2026-09-09 09:24:56

西南地区首个工业级钙钛矿/晶硅叠层光伏实证项目在云南丽江落地,依托云南省重大科技专项“绿氢高效制备关键技术研究及应用”,由昆明理工大学、三峡集团云南公司与仁烁光能联合实施。项目突破两大核心技术瓶颈:一是研发出稳定性显著提升的钙钛矿/硅叠层太阳能电池,光电转化效率达33%,双85老化1100小时后性能保持率超90%;二是开发出高性能钴基非贵金属电解水催化剂,实现大电流下高效稳定制氢。配套建成1000Nm³/h“光伏直连制氢”示范工程,年产绿氢320吨,并投运高原适用的集装箱式氢燃料电池热电联产系统,形成覆盖“发电—制氢—储运—用能”的全链条零碳微循环模式。(199字)

中国太阳能技术推动非洲可再生能源发展来源:UA.NEWS 发布时间:2026-09-08 09:56:42

本文介绍了中国太阳能技术对非洲可再生能源发展的关键推动作用。在能源成本高企、电网覆盖不足的背景下,价格更具竞争力的中国光伏组件与储能系统正加速非洲家庭和企业向清洁能源转型。数据显示,2025年非洲新增太阳能装机容量达4.5吉瓦,同比增长54%;国际能源署预计2024年该数字将再创新高。中国企业和金融机构深度参与多个标志性项目,如埃及本班太阳能园区、埃塞俄比亚阿达玛风电场及南非德阿尔风电项目。在尼日利亚,因电网薄弱,民众长期依赖约2200万台燃油发电机,年运行成本高达120亿美元;而中国光伏产品的经济性使分布式太阳能成为可行替代方案,促使政府于2024年4月启动分散式能源系统建设。

含太阳能发电业务!中国中煤成立新能源公司来源:企查查 发布时间:2026-09-07 10:56:52

中国中煤旗下子公司中煤电力有限公司于2026年8月17日出资设立中煤电力(射阳)新能源有限公司,注册资本1000万元,法定代表人为边登鹏。该公司为中煤电力全资控股企业,聚焦新能源技术服务领域,经营范围涵盖发电技术服务、风力发电技术服务、太阳能发电技术服务及生物质能技术服务等。此举标志着中国中煤在传统煤炭与电力业务基础上,正式拓展至以太阳能、风电和生物质能为代表的多元化清洁能源服务板块,是其推动能源结构转型、布局新能源产业链的重要举措。(198字)

高纪凡主任领衔科研团队,天合光能首次以第一通讯单位登顶《Nature》来源:天合光能 发布时间:2026-08-20 09:48:21

天合光能联合复旦、东南大学在《Nature》发表钙钛矿/钙钛矿/硅三结叠层电池突破性成果,首次以第一通讯单位登顶该刊。团队攻克宽带隙钙钛矿电压损失与光学失配难题,实现32.22%世界最高稳态效率(16 cm²器件达26.97%),为轻质高效空间光伏提供新路径。

10亿美元!钙钛矿企业已签署约2.5GW产品销售意向书!来源:钙钛矿工厂 发布时间:2026-08-19 08:56:33

Tandem PV是一家专注于钙钛矿-硅叠层太阳能技术的企业,近期已实现首块生产级面板下线,并签署约10亿美元(约合2.5GW)的产品销售意向书。公司正推进从实验室向量产的工程放大,目标今年晚些时候启动付费试点部署,以获取户外实证数据并满足融资要求;预计2028年实现吉瓦级量产,组件效率达34%,2030年有望提升至37%。其4端子机械堆叠结构采用双玻封装,提供30年质保、年衰减≤1%,实测一年无显著衰减。产品兼容多种硅电池技术(PERC、TOPCon、HJT等),可适配美国本土供应链并享受多重税收抵免。目前融资约1亿美元,制造布局符合美国国内含量及税收激励政策。

给钙钛矿“抛光上漆” 太阳能电池也可兼得“高效”与“长寿”来源:光明日报 发布时间:2026-08-17 09:38:20

北京大学周欢萍教授团队针对钙钛矿太阳能电池“高效率”与“长寿命”难以兼顾的难题,提出一种基于等离子体的表面工程新策略:先用氩气等离子体物理刻蚀去除缺陷富集的表层(“抛光”),再利用四氟化碳等离子体激活氟物种,原位生成4–7纳米厚、连续致密的氟化铅保护层(“上漆”)。该方法显著降低界面缺陷密度约一个数量级,优化能级排列,提升电荷提取效率。实验表明,小面积电池光电转换效率达27.2%,100 cm²模组认证效率为23.5%;器件在高温、光照、紫外及循环应力下均表现出优异稳定性。该技术为高性能钙钛矿光伏产业化提供了新路径。

二季度中国清洁能源建设景气指数处于较景气区间来源:中国新闻网 发布时间:2026-08-12 09:26:00

2026年第二季度,中国清洁能源建设景气指数(CEPI)为105.05,处于“较景气”区间。截至6月底,全国发电总装机容量达40.43亿千瓦,其中清洁能源装机24.73亿千瓦,占比超61%;在建清洁能源规模7.99亿千瓦,同比增长3.09%。当季新增发电装机7488万千瓦,同比、环比均下降;清洁能源投资完成1287亿元,同比下降27.82%;但发电量达9331亿千瓦时,同比增长8.61%,占全国发电量的39.34%,相当于减排二氧化碳7.68亿吨。分电源看,水电装机与发电量显著增长;风电装机回落但发电量微增;太阳能装机与投资大幅下滑,发电量则较快上升。

云南省钙钛矿太阳能电池技术研发取得新进展来源:云南网 发布时间:2026-08-11 09:15:20

云南省昆明理工恒达科技与昆明理工大学黄惠教授团队在钙钛矿太阳能电池技术研发上取得重要进展。团队实现小面积单结器件认证效率27.16%,并完成有效面积661 cm²组件的小批量工艺验证;已稳定制备30 cm×30 cm组件,转化效率达22%,目标提升至24%以上。针对产业化中面积放大导致的效率衰减与薄膜均匀性等难题,团队构建产学研联合体,推行“基础研发+工程放大”双轨路径:材料层面首创体相与晶界缺陷协同抑制策略,不同带隙器件效率达24.12%–26.84%,1000小时运行后效率保持率94%;界面工程优化埋层并抑制非辐射复合,1200小时保持率96%;电极工艺采用银-铜合金共蒸镀及低温刷涂技术,降低贵金属用量,适配卷对卷量产。(199字)

首评即夺金 创行业纪录——通威太阳能科技盐城基地斩获EcoVadis可持续发展金牌认证来源:通威集团 发布时间:2026-08-06 08:48:16

通威太阳能盐城基地首次参评即获EcoVadis金牌认证(84分),跻身全球前5%,创新能源行业初次认证最优纪录。作为全球单体最大光伏组件基地,其在环境、劳工、商业道德、可持续采购四大维度均达国际先进水平,彰显通威ESG体系化管理硬实力。

突破31%!钙钛矿/CIGS叠层太阳能电池新纪录:双界面工程助力效率与稳定性双丰收来源:钙钛矿材料和器件 发布时间:2026-08-06 08:36:09

本文报道了我国科研团队在钙钛矿/CIGS叠层太阳能电池领域取得的重大突破:通过创新性提出“双界面载流子传输工程”(DICTE)策略,同步优化底部(空穴侧)与顶部(电子侧)界面,成功将小面积器件效率提升至31.09%(认证30.57%),大面积器件达28.85%,并显著增强长期稳定性——未封装器件在氮气环境中储存3576小时后效率保持94%,70°C热老化960小时后仍超90%,最大功率点跟踪756小时后保持91%。研究针对CIGS表面粗糙导致钙钛矿成膜不均、界面能级失配及缺陷复合等核心瓶颈,分别采用双层NiOₓ空穴传输层实现保形覆盖与高效空穴提取,以及EDADI/p-F-PEAI双分子协同钝化改善电子传输与能带匹配,系统解决了效率与稳定性难以兼顾的难题,为叠层光伏实用化提供了新路径。(199字)