Nat Commun:28.47%叠层效率!氧化钇工程化基底提升钙钛矿太阳能电池耐久性

来源:知光谷发布时间:2025-10-30 10:00:20

透明导电氧化物(TCO)作为钙钛矿太阳能电池(PSC)的基底,长期以来被认为具有良好稳定性,因此其对器件寿命的影响常被忽视。

本文武汉大学方国家、新加坡国立大学侯毅、意大利技术研究院Annamaria Petrozza和武汉纺织大学陶晨等人揭示了氟掺杂氧化锡(FTO)在工作应力下存在不稳定性,加剧了PSC的稳定性问题。为解决该问题,我们提出了一种通用的界面工程策略:采用可扩展的热蒸发结合自然氧化方法,形成原子级键合的氧化钇(Y₂O₃)层,以增强FTO的结构稳定性。蒸发的钇有效锚定了FTO中的部分晶格氧,防止元素解离。此外,Y₂O₃在粗糙FTO表面实现了保形沉积,提高了界面粘附能,建立了有效的离子扩散和载流子非辐射复合损失屏障。该策略显著增强了PSC的结构完整性,大幅提升了操作稳定性。未封装的器件在连续光照1200小时后性能损失可忽略不计。

值得注意的是,我们在正置(n-i-p)结构中实现了26.48%(认证效率26.12%)、倒置(p-i-n)结构中26.34%、叠层结构中28.47%的光电转换效率——均为各自类别中已报道的最高效率之一——充分证明了该策略的强通用性与商业化潜力。

研究亮点:

  1. 揭示FTO基底不稳定性,提出Y₂O₃界面强化新策略:首次系统指出FTO在工作条件下会发生离子扩散与元素解离,提出通过热蒸发+自然氧化形成原子级键合Y₂O₃界面层,显著增强基底稳定性。
  2. Y₂O₃层兼具强键合、高阻隔与光学透明性:Y₂O₃与FTO形成更强Y–O键(iCOHP=2.91 eV),粘附功提升至6.86 J/m²,有效抑制F、O、I离子互扩散,同时其宽禁带(5.7 eV)与匹配折射率保障高透光。
  3. 实现高效率与高稳定性兼备,具备强通用性与产业化前景:未封装器件在1200小时连续运行后效率几乎无衰减;在n-i-p、p-i-n及全钙钛矿叠层结构中分别实现26.48%、26.34%与28.47%的高效率,展示出广泛的器件适用性与商业化潜力。

Wang, H., Ge, Y., Shao, W. et al.Yttrium oxide engineered substrate enables improved durability for perovskite solar cells. Nat Commun16, 9508 (2025).

https://doi.org/10.1038/s41467-025-64548-y

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
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)

强强联合:集能易供货协鑫光能,为叠层钙钛矿规模化应用筑牢系统根基来源:投稿 发布时间:2026-09-08 16:46:17

本文介绍了江苏集能易新能源与协鑫光电在钙钛矿叠层光伏技术产业化上的关键合作。双方联合推动全球首款专用于4T钙钛矿-晶硅叠层组件的“叠层智控器”完成1MW订单交付,标志着该技术从实验室突破迈向规模化商用的重要一步。文章指出,4T叠层技术虽具高效率、宽光谱吸收等优势,但长期受制于顶底电池电压失配、双回路组网复杂、功率离散、热斑损伤及工况衰减等系统级难题。集能易自主研发的智控器通过独立MPPT调控、精细化电气管理与实时异常防护,有效破解上述瓶颈,实现高效发电与长期稳定运行的统一。此次合作打通了“高效组件+智能控制”全链路,填补了国产电力电子配套空白,为工商业及大型地面电站应用奠定基础,助力我国在全球钙钛矿光伏赛道保持领先。(199字)

协鑫集成发布半年报:BC 量产交付加速海外业务持续放量,技术创新筑牢穿越周期底气来源:投稿 发布时间:2026-08-28 21:09:43

协鑫集成于2026年8月28日发布半年报,上半年营收46.40亿元,归母净利润亏损4.30亿元,主要受光伏行业深度调整、国内装机放缓及全产业链价格承压影响。公司通过三大举措积极应对:一是BC技术加速产业化,完成2GW GPC高效电池技改,全黑BC组件实现量产交付,在欧洲户用等高端市场获得溢价,德国订单超100MW,海外累计斩获超1.5GW订单;二是强化成本管控,非银成本下降33.6%,现金周转周期维持个位数,N型组件产能达30GW;三是布局前沿技术,钙钛矿叠层电池效率达33.44%,2000V高电压组件及航天光伏研发取得进展。公司正推进BC产能扩张与多维技术储备,以构建穿越行业周期的长期竞争力。

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。

又一晶硅钙钛矿叠层薄膜电池产线正式投产来源:钙钛矿工厂 发布时间:2026-08-21 09:07:53

2026年8月18日,中山市光极绿能新材科技有限公司位于小榄镇的晶硅钙钛矿叠层薄膜电池产线正式投产,标志着该企业推动下一代高效光伏技术产业化取得实质性进展。公司成立于2024年,专注钙钛矿光伏技术研发与转化,产品涵盖叠层薄膜电池及钙钛矿透明发电芯片。当前规划年产透明发电芯片10万平方米,并已签约总投资2000万元的钙钛矿异质结研发生产项目。区别于传统刚性组件,光极绿能聚焦柔性化、轻量化、建筑一体化等差异化方向,契合卫星太阳翼、BIPV、农光互补等新兴应用场景需求。产线投产正值钙钛矿产业由实验室效率突破迈向规模化量产的关键阶段,为其技术从“能做”到“好用”的工程化验证提供了实践样本。(198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。

我科学家研发高效率三结太阳电池取得新进展来源:新华网 发布时间:2026-08-19 09:03:26

我国科学家在高效率三结太阳电池研发中取得重要突破,成功实现32.22%的认证稳态光电转换效率,成果于2026年8月17日发表于《自然》杂志。该电池采用钙钛矿/钙钛矿/晶体硅叠层结构,通过不同带隙材料协同吸收全光谱太阳光,提升能量利用效率。其中,宽带隙钙钛矿顶电池对获得高开路电压至关重要,但其表面缺陷引发的非辐射复合导致显著电压损失。为此,东南大学联合天合光能、复旦大学等团队设计出新型界面钝化分子4F-POEABr,有效抑制缺陷与离子迁移;再结合SnOx/IZO中间层优化光场分布与电流匹配,最终突破效率瓶颈。该工作为低成本、高效率地面光伏应用提供了新路径。

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。

云南省钙钛矿太阳能电池技术研发取得新进展来源:云南网 发布时间:2026-08-11 09:15:20

云南省昆明理工恒达科技与昆明理工大学黄惠教授团队在钙钛矿太阳能电池技术研发上取得重要进展。团队实现小面积单结器件认证效率27.16%,并完成有效面积661 cm²组件的小批量工艺验证;已稳定制备30 cm×30 cm组件,转化效率达22%,目标提升至24%以上。针对产业化中面积放大导致的效率衰减与薄膜均匀性等难题,团队构建产学研联合体,推行“基础研发+工程放大”双轨路径:材料层面首创体相与晶界缺陷协同抑制策略,不同带隙器件效率达24.12%–26.84%,1000小时运行后效率保持率94%;界面工程优化埋层并抑制非辐射复合,1200小时保持率96%;电极工艺采用银-铜合金共蒸镀及低温刷涂技术,降低贵金属用量,适配卷对卷量产。(199字)

总投资超2亿元!隆基100MW钙钛矿叠层中试线环评报前公示来源:钙钛矿工厂 发布时间:2026-08-11 08:50:20

隆基绿能拟在西咸新区现有厂房内投资2.0353亿元,建设一条100MW高效晶硅-钙钛矿叠层太阳能电池中试产线。该项目属改建性质,依托已备案的“隆基股份中央研究院一期中试项目”场地与配套设施,占地4000平方米。建设内容包括引进钙钛矿薄膜沉积、快速晶化及功能层薄膜沉积等关键装备,旨在开展新型叠层电池的技术研发与中试验证。项目聚焦提升光伏电池转换效率,推动晶硅与钙钛矿材料的集成应用,是隆基布局下一代光伏技术的重要产业化尝试。目前该环评报告已完成编制,进入报批前公示阶段。

天合光能申请太阳能电池相关专利,提升叠层太阳能电池光能利用率并减热化损失来源:新浪证券 发布时间:2026-08-07 15:09:25

天合光能于2026年4月14日申请了一项关于叠层太阳能电池的发明专利(公布号CN122497214A),聚焦提升光能利用效率并降低热化损失。该专利提出一种含特殊光学膜层的多端叠层结构,由前置钙钛矿子电池、后置另一子电池及二者之间的光学层构成;光学层内嵌散射粒子与波长转换粒子,可将钙钛矿电池“死区”未能有效吸收的高强度入射光进行横向扩散,并将其转换为更易被后置子电池吸收的长波段光。此举显著改善后置子电池受光的空间均匀性,提高整体光能利用率,同时减少因光子能量过剩导致的热化损耗。专利还涵盖该电池的制备方法及其在电池组件和用电装置中的应用。