黄劲松等人AEL:磷酸基团位置调控咔唑自组装分子的面朝上与边朝上构型及其对钙钛矿太阳能电池性能的影响

来源:知光谷发布时间:2025-10-09 15:02:00

自组装分子(SAMs)因其可调控性和低成本合成优势,成为钙钛矿太阳能电池中极具前景的空穴传输材料。

本研究科罗拉多矿业大学Alan Sellinger和北卡罗来纳大学黄劲松等人设计合成了一系列磷酸基团(PA)位于咔唑环2位或3位的咔唑基SAMs,系统探究了结构变化对其在透明导电氧化物(TCO)基底上能级排列与分子堆叠方式的影响。研究发现,PA基团的位置显著影响SAMs的功函数,进而调控电荷收集效率与器件性能。柔性乙基连接基团促使分子采取面朝上(face-on)取向,形成比乙烯基连接基更薄的界面层,而乙烯基则更倾向于边朝上(edge-on)排列。

这种分子堆叠方式的变化改变了界面电学特性与稳定性,其中面朝上构型通过增强与钙钛矿界面的结合强度,降低了串联电阻并提升了光热稳定性。本研究凸显了分子设计在优化SAMs取向与界面特性方面对提升钙钛矿太阳能电池效率与耐久性的重要性。

文章亮点:

  1. 分子构型精准调控:通过将磷酸基团置于咔唑环的2位或3位,结合乙基/乙烯基连接基,实现了SAMs在基底上的面朝上或边朝上取向控制,乙基连接促进面朝上排列,形成更薄且更稳定的单分子层。
  2. 界面能级与电学性能优化:3位取代的SAMs具有更低的功函数,有效降低器件串联电阻,提升填充因子和短路电流密度,使基于EtCz3EPA的器件效率达21.37%,混合HTM器件效率达24.19%。
  3. 显著增强光热稳定性:面朝上构型的SAMs(如EtCz3EPA)与钙钛矿界面结合更强,在60°C光照老化测试中T90寿命延长至约780小时,混合HTM结构更达1690小时,远超2PACz基准体系。

Phosphonic Acid Group Positions Dependent Face-on and Edge-on Configurations in Carbazole-Based SAMs and Impacts on Perovskite Solar Cell Performance

Chengbin Fei, Anastasia Kuvayskaya, Tristan Huskie, Shaojie Wang, Chuanhang Guo, Huanxin Guo, Mengru Wang, Alan Sellinger, and Jinsong Huang

ACS Energy Letters 0, 10

DOI: 10.1021/acsenergylett.5c02098

https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsenergylett.5c02098


索比光伏网 https://news.solarbe.com/202510/09/50009770.html
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
中节能太阳能:TOPCon依旧是主流路线,具备成熟的市场应用与竞争力来源:摩尔光伏 发布时间:2026-07-24 09:02:26

中节能太阳能公司指出,当前TOPCon电池技术仍是光伏行业主流路线,具备成熟的应用基础和市场竞争力。与此同时,公司正重点布局钙钛矿/晶硅叠层电池这一前沿方向,已实现小面积叠层电池效率突破33%、210半片叠层电池效率达29%,核心技术指标居行业前列。为加速产业化,公司将推进10兆瓦中试产线建设,攻关量产集成工艺,完善标准体系与国际互认机制,并开展示范项目以拓展应用场景。作为国内首家以太阳能发电为主业的A股上市公司,公司业务涵盖光伏电站投资运营与高效电池组件制造,截至2025年6月底,总装机规模约12.647吉瓦;在江苏镇江建有5吉瓦制造基地,正通过技术创新与模式优化向科技型、轻资产方向转型。

一年产1GW钙钛矿太阳能及叠层组件产业链项目备案获批!来源:钙钛矿工厂 发布时间:2026-07-21 09:27:37

青岛恒钛新能源科技有限公司年产1GW钙钛矿太阳能及叠层组件产业链项目于2026年7月17日完成内资项目备案。该公司成立于2026年7月,注册于青岛自贸片区中德生态园,聚焦新兴能源与新材料技术研发及光伏设备销售。项目立足钙钛矿电池这一光伏产业战略新方向——其单结理论效率达33%,叠层结构更可达45%–50%,显著高于晶硅电池的29.4%。当前,钙钛矿技术已进入产业化关键窗口期。山东省自2024年起密集出台专项政策,明确到2027年建成“材料—设备—电池—组件”全产业链,并支持GW级量产;青岛则依托42%全省相关专利、中科院青岛能源所等科研力量及首个113千瓦实证项目,形成较强研发与产业基础。该项目将强化区域协同,加速青岛由技术研发高地向产业化高地跃升。

120颗卫星,用上钙钛矿太阳翼!光因科技与遨天科技达成战略合作来源:光因科技 发布时间:2026-07-16 08:51:16

2026年7月,光因科技与遨天科技签署战略合作协议,共同推进钙钛矿太阳翼在商业航天领域的应用。双方将围绕该新型空间电源的适配设计、在轨验证、批量供货及规模化部署开展深度协同,旨在推动钙钛矿光伏技术从试验验证迈向星座组网阶段。根据规划,遨天科技拟于2031年前发射120颗卫星,并向光因科技采购其钙钛矿太阳翼总体解决方案。作为国内商业航天电推进领域的领军企业,遨天科技已建成商用电推进智能产线,交付超200台推进系统,其中百余台已入轨,广泛支撑国家重大星座建设;光因科技则依托钙钛矿光伏产业化能力,成为遨天卫星电源系统的核心供应方。(198字)

MSWay与Halocell Energy签署合作备忘录,联合攻关柔性钙钛矿太阳能电池技术来源:钙钛矿工厂 发布时间:2026-07-15 08:54:14

MSWay与Halocell Energy近日签署合作备忘录,双方将联合推进柔性钙钛矿太阳能电池的产业化。MSWay将为其提供自主研发的柔性透明电极(FTE)材料,该材料具备高透光率、优异导电性与强机械柔韧性,是提升钙钛矿电池电荷收集效率、耐用性及整体性能的关键组件。这些FTE材料将被集成至Halocell Energy基于卷对卷(R2R)工艺的可打印钙钛矿太阳能电池生产流程中,以加速轻质、高效柔性光伏产品的规模化制造。此次合作旨在开发面向高价值及新兴应用场景的灵活太阳能解决方案,既是MSWay拓展国际技术联盟的重要举措,也为其柔性电极技术进入全球下一代太阳能市场奠定基础。双方将持续协作,推动柔性光伏技术商业化进程,助力可持续能源产业发展。(199字)

全行业首条1GW轻质柔性钙钛矿太阳能电池项目签约!来源:钙钛矿光链 发布时间:2026-07-13 08:59:31

7月11日,咸阳市在咸阳高新区集中签约6个光电产业项目,总投资78亿元,涵盖光无源器件、滤光片、纳米偏振片、光学设备自动化及轻质柔性钙钛矿太阳能电池等领域。其中,西安天交新能源有限公司投资建设的轻质柔性钙钛矿项目为全行业首条1GW量产线,依托西安交通大学吴朝新团队自主研发的低成本大面积制备工艺与高可靠性薄膜封装技术,突破柔性钙钛矿电池在效率、稳定性和可弯折性方面的瓶颈。该技术跨界融合柔性电子封装经验,显著提升产品可靠性与经济性,可生产超轻、超薄、可弯曲电池,适用于物联网、BIPV、车载光伏及航空航天等高端场景。项目填补咸阳市在光电转换与光电子材料领域的产业空白,标志企业由中试验证迈入规模化量产新阶段。

零碳产业园多能光储一体化方案设计:融合充电与供热设备的设计方向与实践来源:阳光新能源网 发布时间:2026-07-06 11:11:06

本文围绕零碳产业园建设中能源系统转型的实际挑战,提出并系统阐述了“融合充电与供热设备的多能光储一体化”解决方案。文章指出,在国家政策推动下,零碳园区正加速落地,但单纯加装光伏或采购绿电难以应对工业负荷时段错配、供热依赖化石能源、配电容量紧张及绿电消纳不足等现实问题。为此,方案以“源–网–荷–储–充–热”全要素协同为框架,从电源侧多源协同(如高效光伏电站)、储能侧灵活调节(兼顾削峰填谷与绿电消纳)、用能侧深度耦合(光储充一体化与光储热耦合)三个层面展开设计,并强调智慧能源管理平台在数据感知、AI预测与协同调度中的中枢作用。最后,文章以阳光新能源“魔方”技术平台为支撑案例,说明其在高效发用电、数智寻优与场景融合方面的系统能力,已成功应用于多个行业园区实践。(198字)

晶科能源(海宁)、晶科能源申请太阳能电池相关专利,提供含特殊导电层的太阳能电池及组件来源:新浪证券 发布时间:2026-07-02 10:58:27

本文介绍晶科能源(海宁)有限公司与晶科能源股份有限公司联合申请的一项太阳能电池及光伏组件发明专利。该专利申请于2023年9月18日提交,于2026年6月30日公布,聚焦光伏技术领域。其核心在于提出一种新型太阳能电池结构,包含具有绒面结构的基底、设于第一表面的发射极与钝化结构、以及与发射极电性连接的第一电极;关键创新点是引入位于第一电极与发射极之间的导电层,该导电层由形貌不同的第一导电颗粒(支化或线性形状)和第二导电颗粒复合构成,旨在优化电荷传输与界面接触性能。专利同时涵盖基于该电池的光伏组件设计。

晶澳把对能源安全的思考,写进了这份白皮书来源:JA 晶澳 发布时间:2026-07-01 09:59:20

晶澳联合全球太阳能理事会等发布《可再生能源行业视角下的能源安全白皮书》,首次从产业视角重构能源安全定义,提出“为谁保障、保障什么价值、应对什么威胁”新框架,强调可再生能源需依托电网、市场、供应链与社会信任才能真正提升系统韧性,展现中国头部企业从“制造者”到“共建者”的主动担当。

对话创维光伏黄永涛:告别电网依赖,光伏的下一个战场在负荷端来源:世纪新能源网 发布时间:2026-06-30 21:37:47

本文围绕光伏产业从“发电上网”向“负荷端消纳”转型的核心趋势展开,以创维光伏的实践为案例,阐述行业新阶段的发展逻辑。文章指出,2026年被视为新能源转折之年,政策推动就地消纳,绿电价值正由上网电量转向用户实际节省电费;分布式光伏装机占比首超50%,工商业与户用需求加速释放。创维光伏据此提出“负荷端竞争”战略,推出“超级物种能亮站”全场景光储解决方案,覆盖阳台、别墅、小微工商业等差异化场景,并依托“羲寰能源”数字平台实现发-储-用智能调度。其模式强调以用户需求定义产品,将光伏从工程产品升级为消费产品,并将该逻辑延伸至东南亚、欧洲等海外市场,推动光储融合方案出海。全文核心在于:光伏的未来竞争力取决于服务用户、提升自用率、优化用电体验的能力。

山东科技大学科研团队在柔性钙钛矿太阳能电池研究方面取得新突破来源:中新网 发布时间:2026-06-30 10:11:41

山东科技大学豆洁、段加龙、唐群委团队在柔性钙钛矿太阳能电池稳定性难题上取得重要进展,相关成果发表于《Nature Communications》。针对柔性器件中钙钛矿层与聚合物基底热膨胀失配导致的疲劳裂纹问题,团队提出“错位偶极工程”策略,设计出一种可修复的含氟聚合物弹性体并引入钙钛矿薄膜。该材料显著增强晶界韧性、抑制热膨胀,从而缓解热应力损伤。实验显示,柔性器件光电转换效率达25.54%,刚性对照器件为26.83%;在严苛条件下表现优异:经11000次弯曲和500次热循环后,效率仍保持初始值90%以上。该研究为高稳定性、长寿命柔性光伏器件的实用化提供了新路径。

跻身2026《财富》中国科技50强,引爆协鑫科技科创转型多元增长新曲线来源:协鑫科技 发布时间:2026-06-26 17:28:03

协鑫科技入选2026《财富》中国科技50强,凭FBR颗粒硅全球龙头地位及钙钛矿GW级产线、磷酸铁锂与硅碳负极双线突破,实现“硅、锂、碳”多元低碳材料布局。研发投入8.49亿元,专利近2000件,加速全球化低碳科技产业化。