AEM:基于纯酒精绿色溶液加工制备高效稳定钙钛矿太阳能电池的真实途径

来源:知光谷发布时间:2025-09-18 13:57:20

近年来,钙钛矿太阳能电池(PSCs)已成为可再生能源应用领域的一项变革性技术,但其大规模工业化仍受限于有毒有机溶剂的使用。

从循环经济和绿色化学的角度出发,本研究大湾区大学于华、陕西师范大学任丽霞、刘生忠和翟鹏等人首次开发了一种使用醋酸铅(Pb(Ac)₂)作为铅源、绿色醇类作为溶剂来制备钙钛矿的方法。研究详细审视并阐明了Pb(Ac)₂/钙钛矿转化的各个阶段及其逐步转化机制:首先将Pb(Ac)₂转化为中间体MAPbI₃₋ₓAcₓ,然后通过阴离子交换转化为MAPbI₃。由于从钙钛矿骨架中去除Ac⁻涉及缓慢转化过程中的速率决定步骤,我们通过引入造孔添加剂(NaHCO₃)精心设计了一种疏松多孔的Pb(Ac)₂支架,从而加速了离子扩散以及与有机铵盐的反应。

受益于这种优化的纳米结构,经NaHCO₃处理的MAPbI₃ PSCs实现了22.03%的功率转换效率(PCE),这是目前使用Pb(Ac)₂制备的PSCs中的最高值之一,也可与使用有毒PbI₂/DMF体系的PSCs效率相媲美。Pb(Ac)₂与醇类溶剂的结合有望为PSCs的环保化加工提供新的见解。

文章亮点

  1. 开创性绿色溶剂体系:首次实现完全使用绿色醇类溶剂(甲醇/乙二醇)替代传统有毒溶剂(如DMF、DMSO)溶解醋酸铅(Pb(Ac)₂)来制备钙钛矿,真正迈向环境友好型加工。
  2. 揭示新颖转化机制:深入阐明了Pb(Ac)₂到钙钛矿的转化并非一步到位,而是经历中间体MAPbI₃₋ₓAcₓ的形成及后续的Ac⁻/I⁻阴离子交换过程,为理解反应动力学提供了新视角。
  3. 巧妙的造孔策略与卓越性能:引入NaHCO₃作为造孔剂,其分解产生的CO₂气体形成多孔Pb(Ac)₂支架,极大促进了转化速率和完全性,最终器件效率高达22.03%,同时展现出优异的环境、热和光照稳定性(500小时后仍保持85%以上效率)。

J. Wu, L. Ren, Y. Zhu, et al. “ Authentic Alcohol-Based Green-Solution Processing of Stable Perovskite Solar Cells.” Adv. Energy Mater. (2025): e03352.

https://doi.org/10.1002/aenm.202503352

责任编辑:wanqin
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
国家电投总经理闫国春:强化多元互补的融合发展,提高绿色电力稳定供给的能力来源:中国电力报 发布时间:2026-09-23 09:37:31

本文介绍了国家电投总经理闫国春关于加快构建新型电力系统的战略思考与实践路径。文章指出,新型电力系统建设是落实国家能源战略的关键任务,需应对新能源高比例接入、源网荷储协同重构、终端电气化提速等深刻变革。国家电投立足全局,围绕“扩量、提质、创新”三条主线系统推进:扩量聚焦新能源规模化开发,布局陆上大基地、海上风电及深远海示范项目;提质强调存量资产优化与智慧化升级,推动老旧风场改造和风电大模型应用;创新突出技术攻关与多元融合,涵盖核电、重燃等重大专项,深化水风光储互补、绿电直供、源网荷储一体化及绿氢氨、核能供热等非电利用,全面提升绿色电力稳定供给能力。(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)

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)

重磅签约!协鑫光电&武汉凌云,钙钛矿BIPV商业化再落关键一子来源:钙钛矿产业网 发布时间:2026-08-28 06:38:43

8月25日,协鑫光电与武汉凌云签署战略合作协议,聚焦钙钛矿BIPV幕墙与光伏门窗,共建国内光伏建筑一体化标杆模式。依托协鑫光电“钛光”“钛彩”等系列轻质、透光、可定制组件,及武汉凌云四十余年幕墙全链条工程能力,双方将加速钙钛矿技术在绿色建筑规模化落地。

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。

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)

央视总台CGTN海内外平台矩阵式点赞天合光能:以技术创新解码绿色未来来源:天合光能 发布时间:2026-08-18 09:16:10

CGTN纪录片《绿色密码》首集上线,聚焦常州天合光能,展现其41次刷新光伏世界纪录的硬核创新——钙钛矿-晶硅叠层组件功率达907W、效率29.2%,专利758项全球领先。影片全球多平台播出,讲述中国光伏从“三头在外”到引领世界的跨越,及向绿电智算架构定义者跃升的全新征程。

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。