华南理工大学严克友 Angew:28.51%!Poly-SAMs助力实现高效稳定的全钙钛矿叠层太阳能电池!

来源:钙钛矿人发布时间:2025-05-26 11:04:43

文章介绍

所有钙钛矿叠层太阳能电池(PTSC)都有望克服单结钙钛矿太阳能电池(PSC)的肖克利-奎塞尔极限。然而,由于广泛的薄膜缺陷、界面退化和相分离,宽带隙(WBG)子电池会遭受较大的光电压损失和器件不稳定。

基于此,华南理工大学严克友等人采用引入聚咔唑膦酸的聚合物多齿锚定(PMDA)策略来设计底部界面并抑制相分离。多个重复膦酸基团在NiOx上的强化和均匀锚固显著优化了底部界面,抑制了不利的界面反应,从而缓解了WBG钙钛矿的相分离。因此,PMDA改性的WBG PSC显示出比对照设备更高的功率转换效率(PCE)(19.84%对18.18%),以及更好的设备光稳定性(T80=1200对500小时)。结合窄带隙(NBG)PSC,PMDA修饰的PTSC的PCE高达28.51%,器件运行光稳定性超过700小时(T80)。该论文近期以“Suppressing the Interface Photodegradation Towards Efficient and Stable All Perovskite Tandem Solar Cells”为题发表在顶级期刊Angewandte Chemie International Edition上。

文章所用Ploy-4PACz(H1100)在售哦,欢迎联系小编咨询!

研究亮点:

界面光降解抑制:通过聚合物SAMs材料Ploy-4PACz,有效抑制了叠层电池中的界面光降解问题。

效率提升:采用这种策略的全钙钛矿叠层太阳能电池实现了更高的光电转换效率。

稳定性增强:优化后的电池展现出更好的长期运行稳定性,这对于叠层太阳能电池的实际应用至关重要。

研究内容:

该研究专注于通过界面工程来提高全钙钛矿叠层太阳能电池的性能。科研团队通过精确控制叠层结构中的界面层,减少了光降解现象,从而提高了电荷传输效率和电池的整体性能。

研究意义:

性能提升:这项工作提供了一种通过抑制界面光降解来提高钙钛矿叠层太阳能电池效率和稳定性的新方法。

推动产业化进程:这种抑制界面光降解的技术为钙钛矿叠层太阳能电池的商业化和大规模生产提供了新的可能性,有助于推动绿色能源技术的广泛应用和可持续发展。

科学贡献:该研究为理解和设计高效率、高稳定性的叠层太阳能电池提供了新的视角,对于叠层太阳能电池领域的科学进步具有重要贡献。

图文信息

图1. 从侧面观察(a)Me-4PACz和(b)NiOx表面H1100二聚体的DFT计算模式,以及(c)相应的吸附能。(d,e)DMF冲洗后,对照和PMDA改性的NiOx薄膜的P元素的EDX图谱。(f)DMF冲洗后对照和PMDA改性NiOx薄膜的覆盖系数。通过KPFM测量的(g)对照和(h)PMDA改性NiOx薄膜的表面电势图像,以及(i)相应的统计电势分布。

图2. FAI处理前后对照和PMDA改性NiOx薄膜上(a、b)Ni 2p和(c)N 1s的XPS光谱。(d)沉积在对照和PMDA改性的NiOx薄膜上的WBG钙钛矿薄膜的底面的GIXRD光谱。(e,f)在不同持续时间的连续照射下,沉积在对照和PMDA改性的NiOx薄膜上的WBG钙钛矿薄膜的归一化PL光谱。(g)抑制界面反应和相分离的机理示意图。

图3. (a,d)沉积在对照和PMDA改性的NiOx薄膜上的WBG钙钛矿薄膜的底部SEM、(b,e)横截面SEM图像和(c,f)PL映射和(g)时间分辨PL衰变光谱。(h)沉积在玻璃上的WBG钙钛矿薄膜、对照NiOx和PMDA改性NiOx的PLQY和QFLS值。

图4. (a) WBG装置原理图。(b)基于控制和PMDA改性NiOx的性能最佳的WBG设备的J-V曲线。(c)基于控制和PMDA改性NiOx的WBG装置的SPO效率。(d)EQE光谱、(e)PCE分布直方图和(f)基于对照和PMDA改性NiOx的WBG器件的Voc对光强的依赖性。(g)基于控制和PMDA修改的NiOx的WBG设备的MPP稳定性跟踪。

图5. (a) 示意图和(b)全钙钛矿串联器件的横截面SEM图像。(c)基于控制和PMDA改性NiOx的最佳性能串联器件的J-V曲线。(d)基于控制和PMDA改性NiOx的串联器件的SPO效率。(e)基于PMDA改性NiOx的最佳性能串联器件的EQE和综合Jsc曲线。(f)串联装置的PCE分布直方图。(g)基于控制和PMDA改性NiOx的串联器件的MPP稳定性跟踪。

总之,作者引入了聚合物多齿锚定策略,旨在设计底部界面并抑制相分离。多个重复的膦酸基团增强并均匀地锚定在NiOx上,大大抑制了不利的界面反应,减轻了WBG钙钛矿的相分离。因此,与对照组(18.18%)相比,PMDA改性的WBG PSC表现出19.84%的优异PCE,并且具有更好的光稳定性(T80=1200小时)。结合NBG PSC,PMDA修饰的PTSC的PCE为28.51%,器件的光稳定性超过700小时(T80)。这项工作强调了底部界面工程的重要性,以提高WBG钙钛矿及其串联器件的性能和耐用性。

器件制备

器件制备:

WBG PVKITO/NiOx/SAM/PVK/C60/BCP/Ag1.洗干净的ITO,20 mg/mL NiOx H2O,3000rpm 30s旋涂,130℃退火30 min;参比:0.3 mg/mL Me-4PACz EtOH,3000rpm 30s旋涂,100℃退火10 min;PMDA改性:H1100溶解在不同浓度的甲醇:氯仿(1:1,v/v),3000 rpm 30s,然后在100°C下退火。文章所用Ploy-4PACz(H1100)在售哦,欢迎联系小编咨询!2. 1.2 M FA0.8Cs0.2PbI1.8Br1.2(摩尔比为0.8:0.2:0.4:0.6:0.6:0.06:0.06的FAI、CsI、PbI2、PbBr2、PbCl2和MACl)溶于1 mL (DMF: DMSO=4:1, v/v),4000rpm 32s旋涂,结束前8s时200ul 苯甲醚反相,100℃退火15 min;3. 1 mg/mL EDAI2 IPA,4000rpm 40s旋涂,100℃退火5 min;4. 蒸镀20 nm C60; 8 nm BCP; 蒸镀100 nm Ag。2T TSCsITO/NiOx/SAM/WBG PVK/C60/SnO2/Au/PEDOT/NBG PVK/ EDAI2/C60 / BCP/Ag1. HTL、WBG PVK、C60制备如上;ALD 40 nm SnO2,蒸镀1 nm Au;2. 用IPA(体积比1:2)稀释PEDOT 4000rpm 30s旋涂,100℃退火15 min;3. 2.0 M FA0.6MA0.3Cs0.1Pb0.5Sn0.5I3(将摩尔比为0.6:0.1:0.3:0.9:0.9:0.1:0.03的FAI、CsI、MAI、PbI2、SnI2、SnF2、NH4SCN和1 mg TFPHCl添加剂)溶于1 mL (DMF: DMSO = 3:1, v/v)),1000rpm 10s+4000rpm 40s旋涂,第二步结束前20s 400ul CB反相;4. 蒸镀30 nm C60,8 nm BCP;100 nm Ag。

责任编辑:zhouzhenkun
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
阳光水面光伏漂浮式光伏系统技术解析:从浮体材料到锚固系统的全维度能力来源:阳光电源 发布时间:2026-09-30 16:16:05

本文系统解析阳光水面光伏科技股份有限公司(Sungrow FPV)的漂浮式光伏(FPV)全栈技术能力。随着FPV项目迈向吉瓦级规模化,行业关注重点已从单一浮体成本转向涵盖浮体、锚固、电气集成、环境适配与全生命周期运维的系统级能力。文章围绕六大核心子系统展开:采用自研HDPE浮体,具备25年设计寿命、90%以上回收率及抗风40m/s等高性能,并严格遵循T/CPIA 0016—2019等行业标准;锚固系统提供多地质适配方案,获DNV认证,牵头制定全球首个漂浮光伏锚固标准T/CPIA 0056—2024;电气系统集成专用逆变升压浮船与双面组件,提升水面反射增益至10%–13%,并强化高湿、盐雾防护;方案覆盖水库、沉陷区、台风区等五大水域场景;结合4.3GW全球累计装机、340+项目经验及11国本地交付能力,从技术、经验、标准、服务、经济性与ESG六维度展现其GW级系统供应商综合实力。(199字)

JA Power Talk特别对话:太空光伏目前引发的三层产业创新来源:晶澳光储 发布时间:2026-09-30 09:29:16

晶澳p-HJT产品成功入轨太空实证,引发产业三层创新:技术端推进硅基与薄膜砷化镓协同发展;地面验证构建覆盖发射、入轨、变轨、运行四阶段新体系;计量标准加速落地,涵盖绝对值标定、尺寸串并联共识及空间数据评价体系,夯实太空光伏产业化根基。

目标效率29%!美印企业合作4GW钙钛矿叠层项目来源:TaiyangNews 发布时间:2026-09-24 09:00:27

印度GREW Solar公司与美国Caelux公司签署为期5年的商业化合作协议,共同推进4GW钙钛矿-硅叠层光伏组件在印度本土的量产,目标于2028年启动。合作核心是将Caelux的钙钛矿发电玻璃技术与GREW Solar的n型TOPCon电池(含G12R大尺寸平台)集成,开发高效率混合叠层组件,目标转换效率超过29%。此举标志着GREW Solar正式进入钙钛矿叠层技术领域,拓展其原有硅基技术布局,并确保产品符合印度ALMM认证要求。目前GREW Solar在拉贾斯坦邦拥有6.5GW组件产能(规划扩至11GW),并正在中央邦建设8GW电池及8GW硅片工厂。对Caelux而言,本协议使其全球合作总容量达19GW,此前已与印度Rayzon Solar和Navitas Solar各签约5GW。(199字)

北京经济技术开发区:推动先进能源产业应用钙钛矿材料等实现太空、地面多维度发展来源:北京市人民政府 发布时间:2026-09-23 16:17:21

本文介绍了北京经济技术开发区发布的《关于加快新材料产业创新发展的若干措施》,旨在系统性推动新材料产业高质量发展。文件明确聚焦先进基础材料、关键战略材料和前沿创新材料三大方向,尤其突出钙钛矿等新型能源材料在先进能源领域的应用,支持其向太空能源、地面储能等多场景拓展。措施围绕“创新驱动—成果转化—双向赋能—要素保障”逻辑链,提出核心技术攻关、产学研协同、“AI+新材料”融合、中试平台建设、京津冀协同发展等12项具体举措,涵盖资金支持、平台搭建、场景开放、人才引育和金融赋能等内容。政策有效期至2028年底,适用范围覆盖亦庄新城全域,强调国产替代、技术转化与产业生态构建。(199字)

全省唯一!极电光能牵头项目入选江苏省创新联合体拟建名单来源:极电光能 发布时间:2026-09-22 10:59:09

江苏省科技厅公示2026年度省级创新联合体拟建名单,全省共18家,其中由极电光能牵头的“江苏省大面积高效柔性钙钛矿太阳能电池与装备技术创新联合体”成功入选,系光伏领域唯一获批单位。该联合体以企业为“出题者”,联合高校院所及产业链上下游,聚焦柔性钙钛矿在材料、器件、工艺和装备等关键环节的协同攻关,旨在贯通“产学研用”链条。相较于传统光伏,柔性钙钛矿具备轻量化、可弯曲、形态适配性强等优势,应用场景正从电力生产拓展至建筑、交通、低空经济及便携能源等领域。依托无锡新能源产业与科创资源,联合体将加速技术转化与多元应用落地,助力江苏培育新能源增长点,支撑新质生产力发展。(198字)

华晟新能源亮相2026世界制造业大会 展示高效异质结前沿技术成果来源:华晟新能源 Huasun 发布时间:2026-09-22 09:44:57

华晟新能源亮相2026世界制造业大会,展出Himalaya PLUS高效异质结组件(760W/24.5%)、异质结-钙钛矿叠层电池、玻璃基TGV及P-HJT柔性电池等前沿成果,展现其在高效光伏与下一代技术产业化上的领先布局。

TCL中环与赛伍技术签署光转胶膜战略合作,赋能BC高效组件全生命周期价值升级来源:TCL中环 发布时间:2026-09-22 09:37:09

TCL中环与赛伍技术签署光转胶膜战略合作,聚焦BC组件技术协同,首发适配BC电池的Raybo®光转胶膜,提升发电增益与25年可靠性。双方共建全球光转材料研究中心,拓展钙钛矿、农业等跨领域应用,强化高效组件差异化竞争力。

钙钛矿视觉传感器项目落地宁波产业园!来源:钙钛矿工厂 发布时间:2026-09-22 09:29:29

2026中国浙江·宁波人才科技周于9月20日在宁波开幕,甬港创科中心首批10个人才科创项目集中签约入驻。该中心由宁波市委人才办、宁兴集团与高新区共建,立足甬港两地优势,打造“宁波产业园”与“香港研发园”双平台,推动“香港研发、宁波智造”协同模式。其中5个项目落地宁波产业园,包括丁宇宬团队主导的高性能钙钛矿视觉传感器项目,拟建设研发中心与中试基地;另有超材料制冷化纤、三维风场测绘卫星星座、多传感食品智控及高灵敏生物磁检测装备项目同步入驻。另5个项目入驻香港研发园,涵盖舜宇、汉科等龙头企业及人形机器人、氮化镓芯片等前沿方向。香港特区政府将提供全周期创业支持,助力大湾区与长三角科技资源联动。(198字)

从高温高湿到干热沙尘,极电“创势”钙钛矿组件完成“双极境”实证大考来源:极电光能 发布时间:2026-09-21 09:55:43

本文报道了极电光能“创势”钙钛矿光伏组件在CTC国检集团海南(高温高湿、强辐照、高盐雾、多台风)和吐鲁番(干热、强风沙、极端高温达49.23℃)两大国家级户外实证基地完成的“双极境”实证测试结果。实证周期覆盖2025年12月至2026年8月,涵盖冬夏两季及多种复杂气象。数据显示,“创势”组件在两地均保持发电性能稳定,未出现明显衰减,平均系统效率(PR值)超90%;其弱光响应好、温度系数优异、防积灰与防热斑设计有效,展现出突出的湿热稳定性与干热沙尘环境适应性。该实证为钙钛矿光伏技术产业化提供了关键可靠性验证。

钙钛矿光伏领域首个国家标准发布来源:市场监管总局 发布时间:2026-09-21 08:52:42

我国首个钙钛矿光伏领域国家标准《GB/T 6495.12—2026》正式发布,将于2027年实施。该标准聚焦钙钛矿光伏电池及组件的电流-电压(I-V)特性测量,旨在解决其性能易受光照和电压影响、测试结果不稳定、面积定义不统一等关键问题。针对钙钛矿器件动态响应特性,标准系统规定了测试设备要求、测试前稳定化处理流程,并区分实验室研发与量产需求,提出快速测量法及最大功率点追踪、十点准稳态拟合(仲裁法)、渐进法等准稳态测试方法。同时,统一总面积与光阑面积定义,规范效率计算方式,确保不同机构测试结果具备可比性与可复现性。该标准填补了国内钙钛矿光伏标准化测试空白,为检测认证、产品研发、产线质控和国际贸易提供统一技术依据,支撑产业化发展与国际标准协同推进。(199字)

推进多场景试点应用!《江苏省推进钙钛矿光伏电池试点应用实施方案》发布来源:江苏省发改委 发布时间:2026-09-20 09:09:30

江苏省于2026年9月14日印发《推进钙钛矿光伏电池试点应用实施方案》,明确以多场景验证为路径,加快钙钛矿光伏技术工程化落地。方案提出到2030年,建成一批技术先进、效益显著的试点项目,形成全国领先的创新与应用试点体系。重点布局五大应用场景:“钙钛矿光伏+交通设施”,推动铁路、公路、港口及车载光伏应用;“+建筑”,推广光伏瓦、幕墙等BIPV产品;“+矿区”,结合生态修复实现能源开发与环境治理协同;“+海上风光同场”,开展高盐雾、高湿热环境实证;以及“+其他”,拓展至零碳园区、农(渔)光互补、可穿戴设备和航空航天等领域。配套强化项目试点、政策激励、市场消纳与标准认证四大支撑举措,全面助力钙钛矿光伏产业化与绿色低碳发展。(198字)