新颖的过剩配体策略可实现高效的钙钛矿太阳能电池

来源:钙钛矿材料和器件发布时间:2025-06-09 09:48:08

成均馆大学(Sungkyunkwan University)、韩国化学技术研究院(KRICT)、麻省理工学院(MIT)、韩国科学技术高等研究院(KAIST)、亚洲大学和蔚山国立科学技术研究院(UNIST)的研究人员开发了一种基于二氧化锡(SnO2) 化学浴沉积 (CBD) 的过量配体策略,解决了CBD 的一些常见限制,如沉积时间延长、大面积基材上不均匀的成膜以及易氧化性等。

SnO₂的常规CBD合成通常通过两种相互竞争的成核途径进行:逐簇聚集和逐离子生长。不幸的是,逐簇途径通常占主导地位,导致异相沉积,其特征是表面覆盖不完全,并形成不利于电荷传输和复合动力学的缺陷。新方法能够通过抑制逐簇通路快速合成高质量SnO2电子传输层(ETL),同时促进逐离子通路产生均匀的薄膜。

生成的SnO2薄膜具有优异的光电特性,包括低表面复合速度(5.5 cm/s)和24.8%的高电致发光效率。这些改进导致钙钛矿太阳能电池的功率转换效率高达26.4%,钙钛矿组件的效率为23%,碳基钙钛矿电池的效率为23.1%。

在这种新方法中,抑制簇聚集路径涉及故意引入相对于常规方案过量的配体分子。这些配体与锡离子配位,稳定它们并调节成核动力学。这种分子水平的控制优先引导生长方向直接逐个离子沉积到基材上,避免了影响薄膜完整性的胶体SnO₂簇的形成。

这种富含配体的环境还提供表面缺陷的生化钝化,这些缺陷在最终薄膜中充当复合中心。通过在生长过程中使这些位点饱和,过量配体方法减轻了传统上困扰湿化学方法衍生的ETL 的中间间隙状态和陷阱。因此,电荷载流子通过ETL的传输更加顺畅,从而提高了器件的开路电压和填充因子。

这种沉积方法的快速性标志着额外的工业优势。传统的CBD技术需要更长的持续时间才能实现覆盖均匀性,这是迈向制造规模的主要瓶颈。通过改变反应途径动力学,过量配体策略可压缩处理时间,而不会牺牲薄膜质量或均匀性。合成时间的缩短直接转化为制造环境中的成本节约和更高的通量。

重要的是,本研究还解决了与氧化相关的降解问题。在传统的溶液处理SnO₂薄膜中,不受控制的氧化生长会诱导可变的化学计量和局部缺陷。受控的配体环境可缓冲化学环境,从而产生化学计量一致的相纯SnO₂层,并具有更好的化学稳定性,这是影响器件使用寿命的重要因素。

这项研究不仅弥合了实验室规模的器件制造和工业上可行的生产之间的差距,还增强了对化学浴沉积中成核动力学的基本理解。调控配体含量作为控制成核途径的杠杆,为其他氧化物半导体中类似结构的方法开辟了道路,有可能彻底改变SnO₂以外的电子传输层的制造。

其影响延伸到钙钛矿光伏的更广泛背景下,其中提高界面质量对于克服稳定性和效率瓶颈至关重要。ETL/钙钛矿界面的缺陷抑制减少了磁滞现象和光降解途径,这两个持续的挑战阻碍了钙钛矿太阳能技术的更广泛采用。通过材料合成创新来解决这些问题,该研究使行业更接近实现商业上可行的钙钛矿太阳能电池模块。

展望未来,将过剩配体CBD方法与卷对卷加工和其他可扩展的沉积技术相结合,为实现灵活、轻便、制造成本低的太阳能组件开辟了一条有前途的路线。卓越的性能指标和可扩展的制造工艺相结合,可以加速基于钙钛矿的光伏发电在大型能源项目中的部署。

总之,SnO₂化学浴沉积中的这种过量配体策略代表了为钙钛矿太阳能电池制造电子传输层的新途径。通过定制成核途径以优先考虑逐离子生长而不是簇聚集,研究人员获得了具有卓越光电属性的均匀、缺陷最小化的薄膜。这一进步转化为更高的设备效率和可扩展的生产能力,为可持续能源行业培育了新的可能性。随着光伏行业加大对优质材料和工艺的追求,这项工作可能会激发未来的创新,弥合研究突破和实际应用之间的鸿沟。

责任编辑:wangqing01
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
高景亮相ENERGY EXPO 2026:把N型的高效答案带到东欧来源:高景太阳能股份有限公司 发布时间:2026-09-29 05:52:00

高景太阳能亮相罗马尼亚ENERGY EXPO 2026,首发三大N型旗舰组件:全黑满屏500W户用组件、670W BC工商业组件、740W TOPCon地面电站组件,覆盖东欧全场景需求。以24.5%–24.8%高效率、超低衰减、严苛环境适应性及25–30年质保,展现中国N型技术出海实力。

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)

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。

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)

美国商务部最终对来自印度、印度尼西亚和老挝的太阳能进口征收高额关税来源:路透社 发布时间:2026-09-14 08:52:30

美国商务部最终裁定,对来自印度、印度尼西亚和老挝的太阳能电池及组件征收高额反倾销与反补贴关税,认定这些国家生产商存在倾销行为并获得不公平政府补贴。具体税率方面,三国反倾销税率分别为123.04%、94.36%和65.43%;反补贴税率则分别为126.09%、73.2%–173.7%和82.03%–153.67%。该调查由美国太阳能制造与贸易联盟发起,成员包括First Solar、韩华Qcells等本土企业。联盟称此举旨在维护公平竞争环境。下一步,美国国际贸易委员会将于10月14日裁定进口是否对国内产业造成实质性损害;若认定成立,商务部预计11月发布最终征税命令。此案延续了自2012年针对中国太阳能产品启动的长期贸易争端,反映了美国为遏制产能转移、保护本土制造业所采取的持续性贸易措施。(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)

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)

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。

硒钼科技与贝克勒尔签署战略合作协议 共同开发高效高稳定性钙钛矿材料来源:钙钛矿工厂 发布时间:2026-08-20 08:55:18

2026年8月15日,硒钼科技与贝克勒尔签署战略合作协议,聚焦高效高稳定性钙钛矿材料的联合研发。硒钼科技作为AI for Science(AI4S)领域先行者,依托自主物理建模算法与融合物理约束的AI生成模型,致力于加速新材料发现;贝克勒尔则为专注钙钛矿-晶硅叠层电池产业化的新锐企业,拥有沈文忠、蔡墨朗等光伏领域资深专家的技术支撑。双方将结合硒钼科技的AI驱动材料设计能力与贝克勒尔在钙钛矿材料性能、器件结构及稳定性方面的实验数据与工程经验,构建“理论设计—高通量计算—合成验证—反馈优化”的闭环研发范式,重点突破钙钛矿本征稳定性瓶颈。合作成果将形成面向产业链的AI驱动材料发现产品,并计划未来向更广泛的AI for Material领域拓展。(199字)

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。