中山大学毕冬勤教授在二维钙钛矿太阳能电池研究方面取得重要进展

来源:中山大学发布时间:2021-03-23 10:21:35

近年来,钙钛矿太阳能电池(PSCs)发展迅速,其光电转换效率(PCE)从最初的3.8%提高到了25.2%,但环境不稳定性仍然是阻碍其走向商业化的一大瓶颈。由于良好的环境稳定性,层状二维(2D)钙钛矿受到研究人员的广泛关注。2D网络可以理解为厚度为n的共角无机八面体[MX6]4层被大体积烷基铵阳离子层间隔开,库仑力和疏水作用将单元堆叠的层链接在一起,以保证2D结构的完整性。二维层状结构被认为是天然的多量子阱结构,其中无机半导体层充当“阱”,绝缘有机层充当“阻挡层”。由于其较长的烷基链,分子量较大的有机组分更疏水,长链有机胺可以有效地隔绝水分和氧气,从而可以显著提高器件稳定性。

尽管如此,2D钙钛矿薄膜中的随机相分布会阻碍载流子传输并增加载流子复合,进而影响器件的性能和稳定性。为解决这一问题,中山大学毕冬勤教授团队提出了一种作用于2D 钙钛矿GA2MA4Pb5I16的多功能界面改性策略,使用溴化胍(GABr)优化钙钛矿薄膜的二次结晶过程。测试表征表明,在钙钛矿界面处引入GABr可以调节钙钛矿的重结晶过程,引起2D钙钛矿薄膜中相的重新排列;此外,进入钙钛矿晶格的GA+可以抑制钙钛矿材料的降解,有效改善了器件的环境稳定性和光稳定性。经GABr优化后,2D PSCs的PCE达到19.3%;在没有封装的情况下,器件在环境条件下保存3000小时后仍能保持其初始PCE的94%,这项工作为2D PSCs的界面优化方法提供了可靠的基础。

 


 

图1. (a) 不同浓度GABr后处理的PSCs的光伏性能,原始器件与优化器件的(b) J–V曲线,(c)在N2环境下最大功率输出点的稳态输出效率 (0.91和0.88 V),(d)性能重现性,以及(e)光照和环境稳定性。

相关的研究成果以“Stable Layered 2D Perovskite Solar Cells with an Efficiency of over 19% via Multifunctional Interfacial Engineering”为题发表在国际著名学术期刊J. Am. Chem. Soc. 上(DOI:10.1021/jacs.0c13087)。硕士研究生黄雅雯为论文的第一作者,毕冬勤教授为通讯作者,中山大学材料科学与工程学院为论文第一单位。该研究工作受到国家自然科学基金、国家重点研究发展计划基金的支持。

责任编辑:zhoutianwei
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
通威受邀参加首届“钙钛矿+X”叠层光伏产业发展大会,分享规模化制备最新进展来源:通威股份 发布时间:2026-08-27 09:01:37

通威在钙钛矿-晶硅叠层电池领域实现重大突破:首创兼容异质结产线的“气相沉积-溶液两步法”,5MW全自动试验线贯通,商用尺寸电池效率达32.68%,组件功率776W;攻克大面积成膜、UV防护、低应力封装等量产难题,加速迈向商业化应用。

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。

我科学家研发高效率三结太阳电池取得新进展来源:新华网 发布时间:2026-08-19 09:03:26

我国科学家在高效率三结太阳电池研发中取得重要突破,成功实现32.22%的认证稳态光电转换效率,成果于2026年8月17日发表于《自然》杂志。该电池采用钙钛矿/钙钛矿/晶体硅叠层结构,通过不同带隙材料协同吸收全光谱太阳光,提升能量利用效率。其中,宽带隙钙钛矿顶电池对获得高开路电压至关重要,但其表面缺陷引发的非辐射复合导致显著电压损失。为此,东南大学联合天合光能、复旦大学等团队设计出新型界面钝化分子4F-POEABr,有效抑制缺陷与离子迁移;再结合SnOx/IZO中间层优化光场分布与电流匹配,最终突破效率瓶颈。该工作为低成本、高效率地面光伏应用提供了新路径。

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。

101亿美元!特斯拉在得州新建大型太阳能电池板工厂来源:IT之家 发布时间:2026-08-14 08:44:55

特斯拉计划在得克萨斯州休斯敦西南约45分钟车程处投资最高101亿美元建设名为“Project Crystal Sun”的大型太阳能电池板工厂。该项目已向州政府提交文件,申请税收优惠以降低建设成本,并同步在美国多个州评估其他潜在厂址。工厂预计今年动工、2028年竣工,2029年开始量产太阳能电池板,将创造约9700个全职岗位。若无税收减免,项目37年内需缴纳房产税约11亿美元(约合74.33亿元人民币)。尽管未披露具体年产能及产品用途(地面电站或卫星应用),但特斯拉此前设定目标:到2028年在美国建成总计100吉瓦的太阳能电池板制造能力。

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)

隆基成为拜仁慕尼黑全球官方合作伙伴来源:隆基绿能 发布时间:2026-08-07 10:01:54

8月6日,隆基绿能与拜仁慕尼黑足球俱乐部在香港正式宣布建立全球官方合作伙伴关系。此次合作以“POWER ON, GAME ON”为主题,分别呼应隆基推动清洁能源普及的使命与拜仁追求卓越的竞技精神。作为全球光伏技术领军企业,隆基凭借晶硅-钙钛矿叠层电池35.5%的转换效率世界纪录及连续26个季度AAA可融资性评级,彰显其技术实力;拜仁则以百年历史、“Mia san Mia”文化及全球影响力成为体育标杆。双方将围绕联合推广、球迷互动及可持续发展展开协作,并探讨将隆基太阳能解决方案应用于拜仁训练设施等场景。该合作是隆基继柏林马拉松后本年度在欧洲体育领域的第二项重要布局,亦体现其高端户用品牌EcoLife在欧洲市场的深入拓展。

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)

北京大学材料科学与工程学院周欢萍团队在钙钛矿太阳能电池领域取得重要进展来源:北京大学材料科学与工程学院 发布时间:2026-08-04 10:11:25

北京大学周欢萍团队针对钙钛矿太阳能电池因软晶格和低缺陷形成能导致的界面缺陷多、稳定性差等关键瓶颈,提出一种基于氩气/四氟化碳混合等离子体的表面工程新策略。该方法分两步实现原位界面重构:先以Ar等离子体物理刻蚀去除表面缺陷层,再利用CF₄等离子体产生的活性氟与未配位铅离子反应,构筑4–7纳米厚、连续致密且强键合的氟化铅钝化层。该钝化层显著降低界面缺陷密度(降幅约90%),提升载流子寿命与能级匹配,从而同步增强效率与稳定性。小面积电池效率达27.2%,100 cm²模组认证效率为23.5%;器件在高温、光照、紫外及循环老化等多条件下展现出优异长期稳定性。研究成果发表于《Science》。

钙钛矿—有机叠层太阳能电池研究取得新突破来源:人民日报 发布时间:2026-08-03 09:13:49

本文报道了中国科学院化学研究所李永舫院士与孟磊研究员团队在钙钛矿—有机叠层太阳能电池领域取得的重要进展。该团队成功研制出稳态光电转换效率达28.04%的新型叠层器件,成果发表于《自然》期刊。此类电池由宽带隙钙钛矿子电池与窄带隙有机子电池串联构成,旨在拓宽光谱响应、突破单结电池的理论效率极限。针对长期制约其性能的宽带隙钙钛矿前电池电压损失大、光照下易发生相分离及稳定性差等关键问题,研究团队提出“全阶段调控”策略,通过引入可光转换的添加剂分子,优化钙钛矿组分混合均匀性,并增强其与表面的结合力,从而显著抑制相分离、提升电压输出与运行稳定性。

天合光能取得太阳能电池片主栅结构相关专利,该主栅结构用于传导太阳能电池板电流来源:新浪证券 发布时间:2026-07-30 09:48:47

天合光能股份有限公司于2022年7月8日申请了一项名为“太阳能电池片的主栅结构”的外观设计专利,国家知识产权局于2026年7月24日予以授权并公告(授权公告号CN310112504S)。该专利聚焦于太阳能电池片中用于传导电流的主栅结构,核心设计要点体现在三种不同方案(设计1至设计3)中栅线单元的几何形状及其排列组合方式,其中设计1被指定为基本设计。专利产品属薄型结构,因此省略了后视图、左右视图、俯视图、仰视图及立体图。该外观设计旨在优化主栅的视觉形态与布局特征,服务于光伏组件中电流收集与导出的功能需求。