肖娟定&蒋晓庆&逄淑平Angew:揭示分子柔韧性在增强吡啶基缺陷钝化以实现高效稳定钙钛矿太阳能电池中的作用

来源:知光谷发布时间:2025-12-22 09:33:25

通过对钙钛矿/C₆₀界面进行分子调控以减少缺陷密度,对实现高效稳定的倒置型钙钛矿太阳能电池至关重要。然而,取代基柔韧性对钝化性能的影响仍未得到充分理解。

本文安徽大学肖娟定、青岛科技大学蒋晓庆和中国科学院大学逄淑平等人设计了两类结构相似但中心取代基不同的吡啶基分子:具有柔性烷基链的 1,2-双(4-吡啶基)乙烷(2PYET) 和具有刚性苯环核心的 1,4-双(4-吡啶基)苯(2PYBEN),以阐明分子柔韧性在钙钛矿表面钝化中的作用。研究发现,柔性中心取代基显著增强了吡啶基团的电子云密度,从而提升了其钝化能力,同时抑制了分子聚集并促进了更好的界面接触。

因此,经 2PYET 修饰的器件在 0.09 cm² 面积上实现了 26.03% 的冠军效率,在 1.0 cm² 大面积器件上效率达 24.45%,并展现出优异的操作稳定性。

研究亮点:

  1. 柔性分子增强钝化能力:理论计算与实验表明,柔性分子 2PYET 比刚性分子 2PYBEN 具有更高的电子云密度和更强的 Pb²⁺ 配位能力,显著提升了缺陷钝化效果。
  2. 抑制分子聚集,改善界面均匀性:柔性链结构减弱了分子间相互作用,抑制了聚集行为,使钝化分子在钙钛矿表面分布更均匀,形成更有序的界面层。
  3. 高效率与高稳定性兼具:2PYET 修饰的器件实现了 26.03% 的高效率,大面积器件效率达 24.45%,并在连续光照 1000 小时后仍保持 90% 以上的初始效率,表现出优异的操作稳定性。

Yu Lei, G. Yang, Na Shi, P. Wang, W. Li, J. Jiang, J.-D. Xiao, X. Jiang, S. Pang, Angew. Chem. Int. Ed. 2025, e24079,

https://doi.org/10.1002/anie.202524079


索比光伏网 https://news.solarbe.com/202512/22/50015159.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
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。

硒钼科技与贝克勒尔签署战略合作协议 共同开发高效高稳定性钙钛矿材料来源:钙钛矿工厂 发布时间:2026-08-20 08:55:18

2026年8月15日,硒钼科技与贝克勒尔签署战略合作协议,聚焦高效高稳定性钙钛矿材料的联合研发。硒钼科技作为AI for Science(AI4S)领域先行者,依托自主物理建模算法与融合物理约束的AI生成模型,致力于加速新材料发现;贝克勒尔则为专注钙钛矿-晶硅叠层电池产业化的新锐企业,拥有沈文忠、蔡墨朗等光伏领域资深专家的技术支撑。双方将结合硒钼科技的AI驱动材料设计能力与贝克勒尔在钙钛矿材料性能、器件结构及稳定性方面的实验数据与工程经验,构建“理论设计—高通量计算—合成验证—反馈优化”的闭环研发范式,重点突破钙钛矿本征稳定性瓶颈。合作成果将形成面向产业链的AI驱动材料发现产品,并计划未来向更广泛的AI for Material领域拓展。(199字)

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)

突破31%!钙钛矿/CIGS叠层太阳能电池新纪录:双界面工程助力效率与稳定性双丰收来源:钙钛矿材料和器件 发布时间:2026-08-06 08:36:09

本文报道了我国科研团队在钙钛矿/CIGS叠层太阳能电池领域取得的重大突破:通过创新性提出“双界面载流子传输工程”(DICTE)策略,同步优化底部(空穴侧)与顶部(电子侧)界面,成功将小面积器件效率提升至31.09%(认证30.57%),大面积器件达28.85%,并显著增强长期稳定性——未封装器件在氮气环境中储存3576小时后效率保持94%,70°C热老化960小时后仍超90%,最大功率点跟踪756小时后保持91%。研究针对CIGS表面粗糙导致钙钛矿成膜不均、界面能级失配及缺陷复合等核心瓶颈,分别采用双层NiOₓ空穴传输层实现保形覆盖与高效空穴提取,以及EDADI/p-F-PEAI双分子协同钝化改善电子传输与能带匹配,系统解决了效率与稳定性难以兼顾的难题,为叠层光伏实用化提供了新路径。(199字)

北京大学材料科学与工程学院周欢萍团队在钙钛矿太阳能电池领域取得重要进展来源:北京大学材料科学与工程学院 发布时间:2026-08-04 10:11:25

北京大学周欢萍团队针对钙钛矿太阳能电池因软晶格和低缺陷形成能导致的界面缺陷多、稳定性差等关键瓶颈,提出一种基于氩气/四氟化碳混合等离子体的表面工程新策略。该方法分两步实现原位界面重构:先以Ar等离子体物理刻蚀去除表面缺陷层,再利用CF₄等离子体产生的活性氟与未配位铅离子反应,构筑4–7纳米厚、连续致密且强键合的氟化铅钝化层。该钝化层显著降低界面缺陷密度(降幅约90%),提升载流子寿命与能级匹配,从而同步增强效率与稳定性。小面积电池效率达27.2%,100 cm²模组认证效率为23.5%;器件在高温、光照、紫外及循环老化等多条件下展现出优异长期稳定性。研究成果发表于《Science》。

钙钛矿—有机叠层太阳能电池研究取得新突破来源:人民日报 发布时间:2026-08-03 09:13:49

本文报道了中国科学院化学研究所李永舫院士与孟磊研究员团队在钙钛矿—有机叠层太阳能电池领域取得的重要进展。该团队成功研制出稳态光电转换效率达28.04%的新型叠层器件,成果发表于《自然》期刊。此类电池由宽带隙钙钛矿子电池与窄带隙有机子电池串联构成,旨在拓宽光谱响应、突破单结电池的理论效率极限。针对长期制约其性能的宽带隙钙钛矿前电池电压损失大、光照下易发生相分离及稳定性差等关键问题,研究团队提出“全阶段调控”策略,通过引入可光转换的添加剂分子,优化钙钛矿组分混合均匀性,并增强其与表面的结合力,从而显著抑制相分离、提升电压输出与运行稳定性。

协鑫集成牵头启动《三端晶硅钙钛矿叠层太阳能电池测试方法》 团体标准首次编制来源:协鑫集成 发布时间:2026-07-27 15:17:47

7月24日,协鑫集成联合苏州大学、扬州大学,在苏州牵头召开《三端晶硅钙钛矿叠层太阳能电池测试方法》团体标准首次编制会议,标志着我国在该领域测试标准化实现“从0到1”的突破。针对当前三端叠层电池因缺乏统一测试规范导致数据不可比、产业化受阻的问题,标准将系统界定测试流程、参数定义与数据处理方法,并设计分级方案,适配研发与量产验证需求。该标准旨在提升测试可靠性,支撑国产装备与材料验证,推动国内规范与国际接轨,助力我国参与光伏国际标准制定。依托在柔性叠层电池领域的技术积累,协鑫集成近期自主研发的柔性晶硅钙钛矿叠层电池获CPVT认证,光电转换效率达33.44%,器件级比功率超2000W/kg,居全球第一梯队。(199字)

越热越稳!极电钙钛矿组件在国家风光储输示范基地交出“满分”答卷来源:极电光能 发布时间:2026-07-17 09:40:41

极电光能钙钛矿组件在张家口国家风光储输示范基地完成半年实证:172天穿越冬夏,发电无衰减、PR值近100%,高温下效率反升。依托超低温度系数(-0.001%~ -0.004%/℃),打破“高温衰减”困局,首次验证钙钛矿在严苛大陆性气候下的高可靠性,加速产业化落地。

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)

常州市委书记李佰平履新首站调研天合光能,勉励企业在全球能源转型中实现更大发展来源:天合光能 发布时间:2026-07-13 09:00:44

常州书记李佰平调研天合光能,高度肯定其光储创新与全球布局。企业41次刷新光伏效率纪录,储能业务同比增超300%,海外占比超90%。正推进TOPCon 3.0、THBC、钙钛矿叠层“三驾马车”,构建绿电-AI算力一体化能源体系。