四川大学李鸿祥&苏州大学李耀文 Angew:分子协同策略实现无掺杂空穴传输层,助力全印刷高性能钙钛矿太阳能电池组件

来源:印刷钙钛矿光电器件发布时间:2025-06-05 08:58:02

实现大面积、高均匀性和高重复性的无掺杂有机空穴传输层(HTL)沉积,是推动全印刷n-i-p钙钛矿太阳能电池组件商业化的关键。然而,传统聚合物空穴传输材料(HTM)在印刷过程中表现出非牛顿流体特性,其粘度随剪切速率变化;而刀片涂覆的小分子HTL则因分子聚集和低粘度问题,易出现不利的组装行为和溶质随机分布。鉴于此。四川大学李鸿祥和苏州大学李耀文等人设计了一种高迁移率无掺杂小分子BDT-MB,并通过与聚合物D18结合提出了一种分子协同(MC)策略。研究发现,预聚集的聚合物D18可作为“晶种”,通过分子间C-H···π相互作用诱导小分子BDT-MB优先形成面朝上取向,从而抑制其不利组装行为。此外,D18的加入提高了溶液粘度,克服了小分子HTL在刀片涂覆过程中的溶质随机分布问题。这一策略成功实现了大面积、高均匀性且具有有序纤维状形貌的无掺杂HTL薄膜的印刷。基于此,小面积(0.062 cm²)和全印刷大面积模块(15.64 cm²)分别实现了24.46%(认证效率24.30%)和21.04%的创纪录能量转换效率(PCE)。

创新点:

1.分子协同策略

提出了一种新型的分子协同策略,通过将高迁移率小分子BDT-MB与预聚集聚合物D18结合,利用D18作为“种子晶体”诱导BDT-MB的有序面内取向,并通过分子间C-H···π相互作用调控溶液粘度。这一策略解决了传统小分子HTL在印刷过程中易聚集和分布不均的问题,实现了均匀、致密的纤维状HTL薄膜形貌。

2.无掺杂高迁移率HTL材料BDT-MB的设计

设计了一种新型无掺杂小分子HTL材料BDT-MB,其具有线性D-A-D’-A-D共轭结构,通过吲哚供体单元、苯并噻二唑受体单元和BDT弱供体的协同作用,实现了高空穴迁移率和优化的能级排列,显著提升了界面电荷提取效率。

3.大面积全印刷高性能钙钛矿太阳能电池模块

通过MC策略成功制备了大面积(15.64 cm²)全印刷钙钛矿太阳能电池模块,认证效率达24.30%(小面积器件效率24.46%),突破了无掺杂HTL在大面积印刷中的效率瓶颈。模块表现出优异的重复性和稳定性,为工业化生产提供了可行方案。

应用前景:

1.高效钙钛矿太阳能电池商业化生产

该策略解决了无掺杂HTL的大面积均匀沉积难题,结合高效率和稳定性(T90>1200 h),为低成本、高效率钙钛矿太阳能电池的规模化生产奠定了基础,尤其适用于建筑一体化光伏(BIPV)和分布式能源系统。

2.柔性可穿戴电子设备

基于旋涂和印刷工艺的兼容性,BDT-D18 HTL可应用于柔性基底(如PET薄膜),结合钙钛矿电池的轻量化特性,有望推动可穿戴设备(如智能手表、健康监测贴片)的集成化发展。

3.极端环境下的可持续能源解决方案

器件在高温(85°C)、高湿度(RH=40-50%)和持续光照下的优异稳定性(PCE保留率>80%),使其适用于沙漠、太空等极端环境下的供电系统,如卫星电源或野外传感器网络。


索比光伏网 https://news.solarbe.com/202506/05/389957.html
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
27.41%!陕西师范大学赵奎&刘生忠&林雪平大学高峰最新Nature:配体的立体电子调控用于钙钛矿太阳能电池来源:钙钛矿产业网 发布时间:2026-05-15 09:06:21

2026年5月13日,陕西师范大学赵奎、刘生忠、瑞典林雪平大学高峰共同通讯在Nature在线发表题为“Stereoelectronicmanipulationofligandsforperovskitesolarcells”的研究论文。该研究通过配体吸附拓扑结构的立体电子调控,协同解决了界面缺陷钝化与电荷传输的矛盾,实现高效且稳定的钙钛矿太阳能电池。这项研究为钙钛矿太阳能电池的界面设计提供了新范式,有望推动钙钛矿太阳能电池迈向商业化。配体立体电子调控策略钙钛矿太阳电池的光电性能和稳定性

Nat Commun:功能交联 n⁺型中间层,钙钛矿电池效率直冲 26.34%!来源:知光谷 发布时间:2026-05-11 08:50:48

二氧化锡是n-i-p结构钙钛矿太阳能电池中核心的电子传输层材料,但其界面缺陷引发的载流子复合与能级失配问题,严重制约了钙钛矿电池的商业化进程。致密交联的P-DADMAC网络可强化界面机械互锁作用,提升界面附着力与应力耗散能力;同时,P-DADMAC释放的氯离子可协同钝化钙钛矿埋底界面与SnO表面缺陷,诱导形成梯度n型能带弯曲。

最大兼容G12尺寸,Fraunhofer ISE启动钙钛矿叠层电池组件实验室来源:TaiyangNews 发布时间:2026-05-09 06:23:45

德国弗劳恩霍夫太阳能系统研究所近日建立了名为Pero-Si-SCALE的实验室平台,旨在缩小实验室研究与工业制造之间的差距。该平台整合了FraunhoferISE现有的PV-TEC和Module-TEC部门,实现了从材料到组件全工艺链的评估。FraunhoferISE光伏部门负责人RalfPreu博士表示,新的实验室基础设施建立在光伏技术评估中心过去20年在硅光伏工业化开发领域积累的经验之上。他补充指出,PV-TEC中心能够为该实验室生态系统提供经过优化的硅基底电池,从而支持钙钛矿叠层电池的持续研发。

新加坡驻成都总领事陈知恩一行莅临通威参观交流来源:通威股份 发布时间:2026-05-08 09:08:06

5月7日,新加坡驻成都总领事陈知恩先生一行到访通威全球创新研发中心及通威太阳能成都公司。随后,陈知恩总领事一行前往通威太阳能成都公司,参观通威光伏科技馆与零碳工厂。刘舒琪董事长对陈知恩总领事一行的到访表示热烈欢迎。通威长期关注全球能源转型及光伏产业发展趋势,愿与各界朋友持续加强沟通交流,共同探讨绿色能源发展机遇。

山西首条MW级钙钛矿太阳能电池中试线建设即将完工!来源:钙钛矿工厂 发布时间:2026-05-07 16:55:49

日前,慕光薄膜投建的山西省首条MW级钙钛矿太阳能电池中试线项目迎来重要节点:整体工程已从初步定型阶段稳步迈入全面竣工阶段,厂房建设严格按照设计标准推进,车间内部装修进入收尾。目前,项目各项建设正按计划有序推进。建成后,该产线不仅是慕光薄膜的首条,也将成为山西省首条钙钛矿太阳能电池MW级生产线——一条从工艺到环境都真正属于钙钛矿的专属产线。

苏州大学申请单晶钙钛矿薄膜表面处理专利,提高钙钛矿太阳能电池的光电转换效率和稳定性来源:金融界 发布时间:2026-05-07 09:34:29

国家知识产权局信息显示,苏州大学;苏州益恒能源科技有限公司申请一项名为“一种单晶钙钛矿薄膜的表面处理方法、钙钛矿电池及其制备方法”的专利,公开号CN121985709A,申请日期为2026年4月。本发明优化了单晶钙钛矿薄膜表面,同时提高了钙钛矿太阳能电池的光电转换效率和稳定性。

吉林大学董庆锋团队Joule:25.58%效率!热冲击外延策略,空气条件挂突发实现高取向钙钛矿同质结生长来源:钙钛矿产业网 发布时间:2026-04-28 09:25:58

论文概要2026年4月22日,吉林大学董庆锋团队在《Joule》上发表了题为“Rapidepitaxialgrowthofperovskitehomojunctionsviathermalshockforair-processedphotovoltaics”的论文。本研究提出“溶剂介导热冲击外延”策略,在空气中首次实现了钙钛矿3D/3D同质结的快速外延生长。最终器件实现了25.58%的光电转换效率,为同质结钙钛矿电池最高报道值,并在高温高湿及长时间光照等严苛老化测试中展现出卓越的稳定性。图2A的极图初步显示新薄膜有极强取向。图5B的电流-电压曲线表明,PHJ器件的冠军效率达到25.58%,开路电压和填充因子均全面领先。

关于征集光伏行业关键核心技术专利竞争态势瞭望研究需求与建议的通知来源:中国知识产权研究会 发布时间:2026-04-26 16:47:42

为充分响应行业共性问题和诉求,促使研究成果紧扣创新主体的实际需求,现面向钙钛矿太阳能电池、光储融合产业链相关企业、高校、科研院所公开征集研究需求及诉求建议。具体事项通知如下:一、研究目标本研究旨在深度研判钙钛矿太阳能电池与光储融合技术的全球专利技术竞争格局,系统分析两个领域专利相关的关键问题,为行业创新主体战略决策与相关政策制定提供高质量研究支撑,研究形成的部分成果将公开发布。

美国Tandem PV钙钛矿/晶硅叠层光伏中试线正式投运!来源:钙钛矿工厂 发布时间:2026-04-22 14:15:50

近日,TandemPV宣布其位于美国加利福尼亚州弗里蒙特的钙钛矿叠层中试线正式投运,标志着其自主研发的钙钛矿/晶硅叠层太阳能电池组件迈入规模化量产验证阶段。目前,TandemPV已开始生产首批组件,首批商业化订单计划于2026年交付验证;公司同步推进量产计划,目标于2028年实现全大规模化生产。

31.73%!华柔光电全钙钛矿叠层电池再突破来源:钙钛矿光链 发布时间:2026-04-17 06:33:11

近日,华柔光电技术团队研发的全钙钛矿叠层电池经国家光伏产业计量测试中心认证,光电转换效率达到31.73%,单电池开路电压达到2.224V。华柔光电凭借在单结钙钛矿电池和全钙钛矿叠层电池领域的深厚技术积累,建立了从基础材料研发到器件制备的完整技术体系。

港城大&剑桥团队赋能钙钛矿电池量产来源:钙钛矿光链 发布时间:2026-04-16 09:19:00

近日,香港城市大学曾晓成&朱宗龙&剑桥大学SamuelD.Stranks团队在Nature上发文,提出了一种自主闭环框架,将机器学习machinelearning驱动的材料发现与自动化制造平台相结合,用于可重复制备钙钛矿太阳能电池。研究发现新型钝化分子5ANI,制备出认证效率达27.18%电池,并在1200小时连续运行后保持98.7%的初始效率,器件可重复性较人工提升近5倍。为钙钛矿光伏技术的产业化提供了“AIforScience”驱动的解决方案。