河北大学何庭伟、杨少鹏AM:DMI同步相变策略实现1.76 eV宽带隙钙钛矿光伏器件认证效率21.18%

来源:先进光伏发布时间:2025-10-20 10:20:28

文章概述

本文通过同步相变策略实现高效宽带隙钙钛矿光伏器件的方法。针对混合卤素宽带隙钙钛矿材料中常见的卤素相不均匀问题,研究人员引入1,3-二甲基-2-咪唑啉酮(DMI)到钙钛矿前驱体溶液中,利用其与卤化铅更强的结合能形成均匀的DMI-PbX2加合物中间相。该中间相在旋涂阶段保持稳定,并在退火阶段同步转化为均匀的卤素相钙钛矿薄膜。得益于缓慢的结晶速率和同步相变过程,获得了大晶粒、低缺陷的均匀卤素相WBG钙钛矿薄膜。基于此,1.76 eV带隙的钙钛矿太阳能电池实现了21.42%的纪录效率(认证效率21.18%),同时四端全钙钛矿叠层太阳能电池效率达到29.66%。

创新点分析

1)提出了同步卤素相变策略,通过DMI调控结晶动力学实现均匀卤素分布

2)发现了DMI溶剂对PbI2和PbBr2几乎相同的锚定能力,为形成均匀中间相提供理论基础

3)实现了从中间相到钙钛矿相的同步转化过程,有效抑制了相分离现象。

Figure 1通过DFT计算、FTIR光谱、核磁共振和XRD图谱等手段,系统研究了DMI与PbX2的相互作用机制,证实DMI具有比DMSO和DMF更强的配位能力,且对PbI2和PbBr2表现出几乎相同的锚定能力,当DMI与DMSO体积比为2:3时可获得纯净的DMI-PbX2加合物中间相,为后续同步相变奠定基础。

Figure 2利用原位GIWAXS、原位PL光谱和纳米X射线荧光等技术深入分析了结晶动力学过程,发现DMI处理后的薄膜在旋涂阶段形成稳定的中间相,退火阶段实现同步相变,nXRF和EDS mapping证实DMI处理使碘溴比例分布更加均匀,有效解决了卤素相分离问题。

Figure 3通过KPFM、SCLC、UPS和TCFM等表征手段证明DMI处理显著改善了薄膜的电学性能,接触电位差分布更加均匀,陷阱密度从1.48×10^16 cm^-3降低至8.36×10^15 cm^-3,载流子迁移率提高,能级结构优化,表面光电流分布均匀性增强,为高效器件性能提供保障。

Figure 4展示了器件的光伏性能,DMI处理的WBG PSC获得21.42%的纪录效率,认证效率达21.18%,TPV/TPC测试显示载流子复合寿命延长至48.27 μs,传输寿命缩短至0.68 μs,半透明器件在500nm厚度下保持74.16%的近红外透光率,四端全钙钛矿叠层电池效率达到29.66%。

Figure 5重点研究了器件的稳定性机制,GIXRD分析表明DMI处理将晶格应变从17.52 MPa降低至8.46 MPa,原位PL测试证明DMI处理有效抑制光致相分离,离子迁移激活能从0.23 eV提高至0.36 eV,未封装器件在连续1太阳光照3000小时后仍保持90%初始效率。

文章来源

Adv. Mater. 2025, 37, e05694

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
上智大学等开发出无铅钙钛矿太阳能电池新技术,同时提高耐久性与转换效率来源:日本经济新闻 发布时间:2026-10-27 10:52:11

上智大学等研究团队开发出一种新型无铅钙钛矿太阳能电池技术,以锡替代有毒的铅作为核心元素,旨在兼顾环境安全性与器件性能。针对锡易氧化导致结构退化、进而影响效率与稳定性的关键难题,团队设计了 Ruddlesden–Popper 型层状结构:由锡-碘无机导电层与有机分子层交替堆叠构成,并引入2-氨基苯并噻唑作为分子钝化添加剂。该结构既通过有机层阻隔水氧提升耐久性,又借助添加剂抑制锡氧化、降低界面电阻,使电池在100天后仍保持约85%的初始效率。尽管当前转换效率尚低于含铅同类器件,但该成果为安全、稳定、可实用化的钙钛矿光伏技术提供了新路径,后续工作将聚焦于效率提升与大面积制备。(199字)

3GW钙钛矿组件产业化项目落户浙江来源:潮起滨海 发布时间:2026-10-26 08:57:54

10月22日,浙江绍兴越城区与滨海新区举行重大招商对接活动,正式签约中显光电智能制造基地和协鑫光电钙钛矿光伏组件产业化两个项目,总投资超百亿元。其中,协鑫光电项目规划建设3GW钙钛矿光伏组件量产线,旨在打造全球领先的规模化钙钛矿光伏生产基地,抢占下一代光伏技术制高点;中显光电项目则聚焦AI算力服务器主板PCBA制造,助力杭绍算力硬件产业协同发展。两项目紧扣区域集成电路、新能源(新材料)、高端装备等主导产业方向,是越城区与滨海新区实施先进制造业强区战略、培育新质生产力的重要举措。当地政府表示将持续优化营商环境,全力保障项目落地建设,推动上下游产业集聚与区域高质量发展。(198字)

晋能控股光伏制造有限公司与纤纳光电开展钙钛矿-晶硅叠层技术交流来源:晋能清洁能源科技股份公司 发布时间:2026-10-22 09:16:36

晋能控股光伏制造与纤纳光电就钙钛矿-晶硅叠层电池技术深度交流,聚焦大面积、高稳定关键技术攻关及研发线建设。双方将共建“研发-实证-转化”创新联合体,加速产业化落地,助力山西能源转型与光伏新质生产力发展。

站起来的“钙钛矿”!极电光能以硬核实证探索光伏价值新空间来源:极电光能 发布时间:2026-10-16 09:30:36

本文介绍了极电光能在国内首个钙钛矿双面发电组件垂直安装实证项目——位于河北张家口国家风光储输示范基地的运行成果。项目于2023年8月启动,对南北、东西向垂直安装的钙钛矿组件开展近一个半月的并网实测。数据显示:组件双面率达79%,系统效率(PR值)平均接近100%;在早晚低辐照时段形成双发电高峰,精准匹配电网负荷与分时电价高峰;阴雨天(日辐照<2kWh/㎡)下PR值仍达106.5%–129.3%,凸显优异弱光响应与温度稳定性。文章进一步指出,垂直安装模式突破传统地面平铺局限,适配光电建筑、高速声屏障、农光互补等多元场景,标志着钙钛矿光伏正从技术验证迈向高价值商业化应用新阶段。(199字)

正泰新能两项钙钛矿叠层光伏技术入选2026年第一批科技计划项目拟立项(备案)公示来源:钙钛矿光链 发布时间:2026-10-12 06:16:00

海宁市科技局于2026年9月30日至10月13日公示2026年第一批科技计划项目拟立项名单,其中正泰新能科技股份有限公司牵头申报的两项钙钛矿叠层光伏技术项目入选。一项为产学研合作项目,聚焦高效稳定的钙钛矿/TOPCon叠层太阳电池研发,由何晨旭负责;另一项为科技型企业备案制项目,致力于钙钛矿/晶硅四端叠层技术开发,由李晓伟负责。两个项目均执行期为2026年7月1日至2029年6月30日,实施地位于海宁市黄湾镇。此次立项反映了海宁市对下一代高转换效率光伏技术的重点支持,也凸显正泰新能在钙钛矿叠层电池前沿方向的技术布局与研发实力。(198字)

新区种子独角兽!用钙钛矿打开光伏新赛道来源:凤凰网 发布时间:2026-10-10 14:26:24

长春日耀光电科技有限公司是依托中国科学院长春应用化学研究所科研力量,于2023年9月在长春新区成立的东北首家专注钙钛矿太阳能电池研发与产业化的企业。公司以新型SAM分子材料、薄膜在线检测装备及钙钛矿电池组件为主营方向,已实现多项国际首创技术突破,包括无NiOx大面积制备工艺和SAM原位表征一体化装备,显著降低产线与制造成本。其钙钛矿/晶硅叠层电池效率达34.2%(NREL认证,全球前三),半透明电池效率率先突破12%。目前SAM材料市场渗透率超40%,大尺寸电池完成打样,省内首例钙钛矿自供能系统及100kW光储充电站即将落地。企业已签约多方战略伙伴,正加速建设中试线与电池产线,目标2030年建成投产,年产值不低于10亿元。

大面积钙钛矿太阳能电池光电转换效率创新高来源:科技日报 发布时间:2026-10-10 09:52:29

澳大利亚新南威尔士大学与UtmoLight公司合作,成功研制出面积达676平方厘米(30 cm × 30 cm)的大面积钙钛矿太阳能电池,实现23.5%的光电转换效率,刷新世界纪录。该成果证实钙钛矿技术在放大尺寸后仍能保持高效率,显著提升了其规模化制造与产业化应用前景。研究通过材料创新与工艺优化,取消了易引发不稳定的氧化镍层,简化制程并提升性能。团队下一步将试制2.8平方米的全尺寸商用组件,验证更大面积下的可行性。尽管钙钛矿在成本与光谱利用(如与硅基电池叠层)方面优势突出,但其在湿热环境下的稳定性、大面积均匀性控制及长期可靠性仍是产业化亟待突破的关键挑战。(199字)

目标效率29%!美印企业合作4GW钙钛矿叠层项目来源:TaiyangNews 发布时间:2026-09-24 09:00:27

印度GREW Solar公司与美国Caelux公司签署为期5年的商业化合作协议,共同推进4GW钙钛矿-硅叠层光伏组件在印度本土的量产,目标于2028年启动。合作核心是将Caelux的钙钛矿发电玻璃技术与GREW Solar的n型TOPCon电池(含G12R大尺寸平台)集成,开发高效率混合叠层组件,目标转换效率超过29%。此举标志着GREW Solar正式进入钙钛矿叠层技术领域,拓展其原有硅基技术布局,并确保产品符合印度ALMM认证要求。目前GREW Solar在拉贾斯坦邦拥有6.5GW组件产能(规划扩至11GW),并正在中央邦建设8GW电池及8GW硅片工厂。对Caelux而言,本协议使其全球合作总容量达19GW,此前已与印度Rayzon Solar和Navitas Solar各签约5GW。(199字)

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。

钙钛矿光伏领域首个国家标准发布来源:市场监管总局 发布时间:2026-09-21 08:52:42

我国首个钙钛矿光伏领域国家标准《GB/T 6495.12—2026》正式发布,将于2027年实施。该标准聚焦钙钛矿光伏电池及组件的电流-电压(I-V)特性测量,旨在解决其性能易受光照和电压影响、测试结果不稳定、面积定义不统一等关键问题。针对钙钛矿器件动态响应特性,标准系统规定了测试设备要求、测试前稳定化处理流程,并区分实验室研发与量产需求,提出快速测量法及最大功率点追踪、十点准稳态拟合(仲裁法)、渐进法等准稳态测试方法。同时,统一总面积与光阑面积定义,规范效率计算方式,确保不同机构测试结果具备可比性与可复现性。该标准填补了国内钙钛矿光伏标准化测试空白,为检测认证、产品研发、产线质控和国际贸易提供统一技术依据,支撑产业化发展与国际标准协同推进。(199字)