Joule:用可印刷碳阴极增强p-i-n型钙钛矿太阳能电池的可行性:极性反转的起源

来源:知光谷发布时间:2025-12-09 14:10:16

可印刷的后电极是钙钛矿太阳能电池(PSCs)规模化应用的关键技术。碳电极在n-i-p(“常规”)结构中已广泛应用,但其在p-i-n(“倒置”)结构中的应用因界面能量失配而受限。

本研究德国埃尔朗根-纽伦堡大学Tian Du和Christoph J. Brabec等人通过引入具有良好机械耐久性和n型掺杂水平的氧化锡(SnOₓ)中间层,成功将碳从空穴收集阳极转变为电子收集阴极,显著降低了电子提取势垒,使碳电极效率(21.8%)与银电极(24.0%)之间的差距大幅缩小。这一进展显著提升了PSCs的实用性:效率的轻微下降被预期使用寿命的3倍提升(>8,000小时)和材料成本降低60%所抵消,凸显了碳作为低成本替代材料在p-i-n型PSCs产业化中的潜力。

研究亮点:

  1. 实现碳电极极性反转:通过原子层沉积(ALD)制备的氧化锡中间层,首次将碳从空穴收集阳极转变为电子收集阴极,解决了p-i-n结构中碳电极不兼容的长期难题。
  2. 兼顾高性能与低成本:碳基器件在效率(21.8%)接近银基器件的同时,稳定性显著提升(T₈₀寿命>8,000小时),材料成本降低60%以上,推动了全印刷、低成本钙钛矿光伏产业化。
  3. 提出普适性界面设计原则:通过调控SnOₓ中的氧空位浓度,实现能带对齐与电子隧穿,为n型金属氧化物与碳之间的高效电子提取提供了通用物理机制。

Tian Du et.al Enhancing the viability of p-i-n perovskite solar cells with printable carbon cathode: Origin of polarity inversion Joule 2025

DOI: 10.1016/j.joule.2025.102224

https://doi.org/10.1016/j.joule.2025.102224

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
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)

横店东磁申请太阳能电池的制备方法专利,降低接触电阻来源:金融界 发布时间:2026-10-12 06:00:37

横店集团东磁股份有限公司于2026年6月向国家知识产权局申请了一项名为“太阳能电池的制备方法”的发明专利(公开号CN122892299A)。该专利聚焦于优化太阳能电池结构,通过在基底层受光面和/或背光面构建具有区域差异化的掺杂半导体层,使接触区表面凸起且掺杂浓度高于相邻非接触区,或在背光面交替设置两类掺杂层作为接触区,再配合电极制备。其核心技术创新在于实现局部精准调控,从而有效降低金属电极与半导体之间的接触电阻,进而提升电池的开路电压与短路电流。作为国内光伏与磁性材料领域的重要企业,横店东磁长期布局技术研发,截至当前已累计拥有专利2911项。(199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)

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。

关于浙江高创绿能科技公司年产10GW光伏复合边框和年产20000吨光伏焊带项目节能降碳报告基本情况的公示来源:余姚市人民政府 发布时间:2026-09-29 05:50:35

浙江高创绿能科技有限公司拟在余姚市投资建设年产10GW光伏复合边框和20000吨光伏焊带项目,总投资4.5亿元,新增设备379台(套)。项目建成后将形成上述两类光伏辅材的规模化生产能力。据节能降碳报告测算,项目达产后新增年综合能耗为2658.18吨标准煤(当量值),等价值为6164.21吨标准煤。为保障项目决策的科学性与民主性,余姚市人民政府于2026年9月28日至10月9日对该项目节能降碳报告的基本情况予以公示,接受社会监督。公示期间公众可通过指定电话或邮寄地址向能源管理科反馈意见。

世界制造大会:隆基以BIPV+光储融合,筑牢零碳制造的能源底座来源:隆基绿能 发布时间:2026-09-22 09:41:01

隆基绿能董事长钟宝申在2026世界制造业大会提出:光伏已迈入“光储成为主力电源”新阶段。隆基加速向绿色能源科技公司转型,以BIPV+光储协同为核心,推动零碳智造;芜湖基地达国家智造成熟度四级;多场景应用验证经济性与可靠性,助力制造业高质量零碳跃迁。

“链”上发力!极电光能牵头大面积柔性钙钛矿生态型创新联合体成功获批来源:极电光能 发布时间:2026-09-17 09:49:03

近日,由极电光能牵头组建的“无锡市大面积高效柔性钙钛矿太阳能电池与装备技术创新联合体”成功入选2026年度无锡市生态型创新联合体拟建设名单。该联合体聚焦柔性钙钛矿光伏技术产业化瓶颈,如大面积制备、效率与稳定性协同提升及装备适配等共性难题,联合上下游企业、重点高校共同开展系统攻关。作为无锡市“链主”企业,极电光能依托“极创+”量产技术体系,已形成覆盖设计、设备、工艺到运维的全价值链整线解决方案,支撑技术快速向产线转化。此次获批标志着其角色从承担具体任务的技术攻关者,升级为统筹资源、组织协同的产业链创新引领者,旨在提升无锡钙钛矿产业创新集群整体竞争力。(198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)

全链服务+数字底座!零碳园区建设的“英辰解法”来源:英利集团 发布时间:2026-09-09 09:44:46

英辰新能源以“多能协同+数字驱动+全链服务+跨界融合”四大路径,助力园区实现零碳转型:绿电自发自用超85%,单位产值能耗降6%;自研虚拟电厂与i零碳平台已落地20+主体;提供从诊断到电碳交易的一站式服务,覆盖全国15省。

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)