复旦大学赵岩&王洋&梁佳Nat Energy:厘米级无富勒烯锡基钙钛矿太阳能电池实现14.51%认证效率

来源:知光谷发布时间:2025-12-09 14:33:49

富勒烯基电子传输层(ETL)常用于锡基钙钛矿太阳能电池以实现高功率转换效率,但其存在成本高、合成复杂、电子迁移率低以及与钙钛矿相互作用有限等问题。

为解决这些问题,复旦大学赵岩、王洋和梁佳等人采用非富勒烯ETL,即氟化三受体聚合物(P1、P2和P3),其具有成本低、合成简单、电子迁移率高和结构灵活性好等优势。这些聚合物能与锡基钙钛矿层形成连续、共形的界面,实现更强、更均匀的相互作用,尤其在大面积器件中表现突出。其中,P3实现了最优的能级对齐和高效的电子传输,使得0.04 cm²器件效率达16.06%(认证15.90%),1 cm²器件效率达14.67%(认证14.51%),优于富勒烯基器件。

得益于P3的长烷基侧链和氟取代基的疏水性,两种器件在连续1太阳光照550小时后仍能保持初始效率的85%以上。该研究展示了非富勒烯ETL在锡基钙钛矿光伏中的潜力。

研究亮点:

  1. 高效率与大尺寸兼备:采用非富勒烯ETL材料P3,实现了小面积(0.04 cm²)16.06%和大面积(1 cm²)14.67%的高效率,且均通过第三方认证,为锡基钙钛矿太阳能电池的大面积化提供了可行路径。
  2. 界面相互作用显著增强:P3与锡基钙钛矿之间形成强相互作用和连续共形界面,有效抑制了非辐射复合,提升了电荷提取效率与器件稳定性。
  3. 优异的环境稳定性:得益于疏水性长烷基链与氟原子的协同作用,器件在连续光照550小时后仍保持86%以上初始效率,在空气中储存1200小时几乎无衰减。

Li, T., He, F., Shen, T. et al. Centimetre-scale fullerene-free tin-based perovskite solar cells with a 14.51% certified efficiency. Nat Energy (2025).

https://doi.org/10.1038/s41560-025-01919-1

责任编辑:wanqin
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