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
全球钙钛矿竞速,晶灵以唯一材料合作方进入澳洲国家级项目!来源:投稿 发布时间:2026-09-18 14:45:50

钙钛矿-晶硅叠层电池产业化加速,晶灵科技作为唯一中国材料方参与澳大利亚630万澳元国际攻关项目。其高纯度微晶材料已量产供货,多项技术创世界纪录,并布局太空光伏、BIPV等前沿场景,推动钙钛矿材料自主可控与全球验证。

国内首次柔性钙钛矿光伏组件级在轨验证启动来源:炎和科技 发布时间:2026-09-18 08:41:14

9月17日,我国在酒泉卫星发射中心成功发射快舟十一号遥三火箭,将天仪51星与52星送入预定轨道。其中,炎和科技自主研发的柔性钙钛矿光伏组件搭载天仪52星进入太空,正式启动国内首次组件级柔性钙钛矿光伏在轨工程化验证。该试验聚焦空间极端环境下的全工况考核,包括高真空、±100℃温度循环、高能粒子辐照及原子氧侵蚀等多因素耦合条件,重点评估组件在热循环疲劳、辐照退化和机械震动下的电学输出特性、连接可靠性与力学稳定性。所有核心性能参数通过星上遥测系统实时回传。区别于以往小尺寸器件的原理性验证,本次任务首次面向工程应用,覆盖电学、连接、力学三大维度,旨在填补国内商业航天领域柔性钙钛矿光伏在轨工程数据空白,标志该技术由实验室研究正式迈入工程化应用验证阶段。(198字)

“链”上发力!极电光能牵头大面积柔性钙钛矿生态型创新联合体成功获批来源:极电光能 发布时间:2026-09-17 09:49:03

近日,由极电光能牵头组建的“无锡市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2026年度无锡市生态型创新联合体拟建设名单。该联合体聚焦柔性钙钛矿光伏技术产业化瓶颈,如大面积制备、效率与稳定性协同提升及装备适配等共性难题,联合上下游企业、重点高校共同开展系统攻关。作为无锡市“链主”企业,极电光能依托“极创+”量产技术体系,已形成覆盖设计、设备、工艺到运维的全价值链整线解决方案,支撑技术快速向产线转化。此次获批标志着其角色从承担具体任务的技术攻关者,升级为统筹资源、组织协同的产业链创新引领者,旨在提升无锡钙钛矿产业创新集群整体竞争力。(198字)

“货”力全开!极电钙钛矿组件全球交付稳步提速来源:极电光能 发布时间:2026-09-16 09:24:41

文章介绍了极电光能钙钛矿光伏组件在全球范围内的加速交付与商业化进展。公司近期完成对江苏、安徽、广东等国内多地及日本、新加坡等海外项目的批量供货,涵盖分布式、集中式及建筑光伏一体化(BIPV)等多种应用场景。其2.81m²“创势”组件凭借低温度系数、优异弱光性能,有效适配华东华南高温多雨环境及新加坡高密度城市空间需求,并已通过IEC、CCC、cTÜVus及欧盟RoHS等多项国际认证。依托GW级量产线稳定运行,极电光能正推动钙钛矿技术从示范验证迈向规模化、全球化应用,持续为区域绿色能源建设提供高性能解决方案。(199字)

水下太阳能电池实现南海10米深处稳定运行来源:中国科学报 发布时间:2026-09-15 10:05:58

本文报道了西南联合研究生院与云南大学张文华团队在水下太阳能电池领域的突破性进展:其研发的宽能带隙浸没式钙钛矿太阳能电池,可在南海10米水深下稳定运行,单次工作两小时即可输出324兆瓦时电能,满足锂离子电池充电需求;在模拟及实地测试中,电池经1160小时运行和300天氮气储存后,效率分别保持近乎不变和达初始值的96%,展现出优异的水下耐久性与长期稳定性。研究通过定制光学滤光系统模拟水下光谱,并成功将大面积电池模块集成于水下机器人,在涠洲岛海域完成真实环境验证。该成果为远海传感器、监测设备及通信系统提供了可行的绿色能源解决方案,并为后续探索不同水深极限及建立水下光伏标准化测试体系奠定基础。(199字)

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)

全链服务+数字底座!零碳园区建设的“英辰解法”来源:英利集团 发布时间:2026-09-09 09:44:46

英辰新能源以“多能协同+数字驱动+全链服务+跨界融合”四大路径,助力园区实现零碳转型:绿电自发自用超85%,单位产值能耗降6%;自研虚拟电厂与i零碳平台已落地20+主体;提供从诊断到电碳交易的一站式服务,覆盖全国15省。

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)

强强联合:集能易供货协鑫光能,为叠层钙钛矿规模化应用筑牢系统根基来源:投稿 发布时间:2026-09-08 16:46:17

本文介绍了江苏集能易新能源与协鑫光电在钙钛矿叠层光伏技术产业化上的关键合作。双方联合推动全球首款专用于4T钙钛矿-晶硅叠层组件的“叠层智控器”完成1MW订单交付,标志着该技术从实验室突破迈向规模化商用的重要一步。文章指出,4T叠层技术虽具高效率、宽光谱吸收等优势,但长期受制于顶底电池电压失配、双回路组网复杂、功率离散、热斑损伤及工况衰减等系统级难题。集能易自主研发的智控器通过独立MPPT调控、精细化电气管理与实时异常防护,有效破解上述瓶颈,实现高效发电与长期稳定运行的统一。此次合作打通了“高效组件+智能控制”全链路,填补了国产电力电子配套空白,为工商业及大型地面电站应用奠定基础,助力我国在全球钙钛矿光伏赛道保持领先。(199字)

零碳园区全解析:从微电网到虚拟电厂,协鑫能科如何搭建自己的智慧能源大脑来源:索比光伏网 发布时间:2026-09-07 16:15:33

本文系统解析了零碳园区的发展背景、现实挑战与实践路径,聚焦协鑫能科“鑫零碳”解决方案。在国家推进“百园目标”及工业用电占比超60%的背景下,零碳园区成为虚拟电厂聚合的关键节点。文章指出当前园区普遍面临系统孤岛、新能源消纳不足、碳管理缺失和收益模式单一四大痛点。对此,协鑫能科以“源-网-荷-储-碳-数-算”一体化为理念,依托自研“聚星AIVP”虚拟电厂平台与EnergyTS 2.0时序大模型,构建覆盖清洁能源开发、数智化能碳管理(通过ISO14067认证)、全生命周期服务的三大核心能力。目前已签约63家零碳园区,投资分布式能源超160万千瓦,并在苏州、江苏、云南等地落地多个标杆项目,实现高精度预测、秒级响应与规模化聚合,服务范围覆盖全国23个省市。(198字)

又一钙钛矿产学研项目签约!来源:钙钛矿工厂 发布时间:2026-09-04 09:06:12

9月2日,在四川宜宾举办的2026世界动力电池大会“AI赋能·光储共生”专题会上,四川智能钙钛矿光伏创新中心与慧灵科技、伊犁平美和汇签署产学研合作协议,三方将联合攻关钙钛矿叠层电池关键技术并推动成果转化。该中心依托宜宾“江源行动”设立,由成会明院士领衔学术指导,白杨教授牵头技术研发与产业化落地,构建AI驱动的全链条研发体系,采用“沿途下蛋”模式推进中试线与量产基地建设。同期,智能固态电池创新中心也与两家材料企业达成合作。活动吸引170余位院士专家参与,聚焦钙钛矿放大制备与AI材料创新等前沿议题。依托2025年超370亿元、居全省首位的光伏产业规模,宜宾正加速打造千亿级新能源产业集群。