武汉理工大学，Nature Energy
文摘
2024-11-14 18:45
四川
![]()
三维钙钛矿光吸收层的表面钝化是一种新兴的研究方向，通过引入二维钙钛矿层，有效提升了钙钛矿太阳能电池 (PSC) 的稳定性和光电转换效率 (PCE)。与传统钙钛矿材料相比，二维钙钛矿层表现出优异的疏水性和热稳定性，并能有效钝化三维钙钛矿表面的缺陷，从而减少界面电荷复合并改善载流子传输。因此，该策略在提高PSC性能和稳定性方面展现出独特优势，广泛应用于光伏器件等领域。然而，由于二维钙钛矿层的均匀性较难控制，常导致界面能量无序和缺陷分布不均的问题，对大型钙钛矿太阳能模块 (PSM) 的制备提出了新的挑战。近日，来自武汉理工大学卜童乐研究员、麦立强教授和黄福志研究员（共同通讯作者）等人在二维钙钛矿钝化研究中取得了重要进展。该团队针对二维钙钛矿封盖层的均匀性难题，通过引入不同卤素组合，创新性地设计了一种三卤化合物结构，成功消除了双卤化合物中存在的相分离现象。此外，该团队将甲脒阳离子 (FA) 引入到长链有机钝化剂中，实现了相纯n值的二维钙钛矿封盖层，显著改善了材料的形貌均匀性和界面电荷传输性能。通过这一创新策略，所制备的3D/2D钙钛矿异质结构表现出更优异的电学特性和稳定性，实验结果显示小尺寸 (0.14
cm²)、大尺寸 (1.04 cm²) 及小型模块(13.44 cm²) 的太阳能电池活性面积效率分别达到25.61%、24.62%和23.60%。此外，利用无抗溶剂沉积方法，该团队进一步提升了器件的生产效率，并显著提高了封装太阳能模块在光照下的操作稳定性，持续光照下表现出超过2000小时的T80寿命。值得注意的是，这一制备策略可通过印刷技术大规模应用，成功在20 cm × 20 cm和30 cm × 30 cm的大面积PSMs中获得冠军效率，分别为18.90%和17.59%。该研究不仅展示了二维钙钛矿在大规模钙钛矿太阳能模块中的应用潜力，还为高效稳定光伏器件的产业化奠定了基础。
