关闭广告

Nature|尺寸与光电转换效率创世界纪录,上海科学家团队携手龙头企业突破大尺寸钙钛矿光伏模组产业化关键技术

上观新闻2025-10-29 00:00:01807人阅读

近日,《nature》在线发表了上海交通大学环境科学与工程学院赵一新教授团队题为“a matrix-confined molecular layer for perovskite photovoltaic modules”的研究论文。

该研究创新性地提出一种“基质限域分子层”型空穴传输层构型新概念,突破了传统自组装单分子层(sam)型空穴传输层体系中面临的分子聚集、堆叠和结晶的本征限制,创制了分子适用性广、工艺推广性高的电荷传输层新技术路径,解决了基于自组装电荷传输层的钙钛矿光伏模组制备过程中面临的薄膜不均匀、界面不稳定难题。最终,通过与宁德时代21c创新实验室合作,该研究成功实现光电转换效率超过20%的1m×2m大尺寸钙钛矿光伏模组,创造了当前该领域的世界纪录。


打开百度APP畅享高清图片

金属卤化物钙钛矿材料具有优异的光电特性及光伏应用潜力。近年来,得益于sam型空穴传输层的发展,钙钛矿光伏的器件效率进展显著,实验室小面积器件的光电转换效率已媲美晶硅光伏。但sam分子本征特性使其具有团聚结晶的倾向,在制备中难以克服分子间的聚集与堆叠,易引发基底上sam分子的非均匀分布。尽管有大量的分子设计缓解了该难题,但是sam基钙钛矿模组的放大仍然面临钙钛矿薄膜均匀性较差、接触界面缺陷多等诸多难题,制约了大面积模组的效率和稳定性。


图1 “基质限域分子层”型电荷传输层结构

针对上述挑战,赵一新团队提出了一种“基质限域分子层”型空穴传输层结构的新思路,利用具有强吸电子能力与优异化学稳定性的三(五氟苯基)硼烷(bcf)分子构建主体骨架,将空穴传输分子分散于bcf基质中,形成类似于“枣糕结构”的传输层。该结构首先容易形成厚度可控的空穴传输覆盖层,密度泛函计算揭示bcf骨架分子与空穴传输分子间的强相互作用有效抑制了sam结构中空穴传输分子的堆叠倾向与聚集行为。二维蒙特卡洛模拟指出,在该厚度可调的分子层结构中,少量空穴传输分子即可实现和理想无堆叠sam一样的高效空穴传输。该基质限域分子层-钙钛矿层界面还兼具良好的化学稳定性与较低的界面复合损失。“基质限域分子层”型空穴传输层更体现了优异的浸润性,其致密的埋底界面保形覆盖能显著提升大面积薄膜的结晶质量与均匀性。


图2 大面积钙钛矿模组及性能

该“基质限域分子层”策略对之前报道的多种sam型空穴传输分子都适用,体现了优异的技术适用性,利用已有空穴传输分子即能实现有效的传输层及界面调控,减少了对复杂分子设计与合成的依赖性。该策略成功应用于1m×2m大面积模组,成功获得了当前世界纪录的20.05%第三方认证效率。此项工作解决了制约大面积钙钛矿光伏模组发展的重大难题,为电荷传输层及界面设计提供了新思路。

https://www.nature.com/articles/s41586-025-09785-3

来源:上海交通大学

编辑:朱文莹

上观号作者:上海科技

版权与免责声明:本文内容转载自其他媒体,目的在于传递更多信息,不代表本网观点或立场,不承担此类作品侵权行为的自己责任及连带责任。
猜你喜欢
精彩推荐

丰田固态电池预计2027年上车 量产车续航或达1200公里

智车情报局 浏览 736 10-31

小高领,现在穿刚刚好

Yuki女人故事 浏览 539 01-27

46岁港星回应 因钟嘉欣失落视后辞任TVB高层一职

TVB剧评社 浏览 545 01-28

“棕色大衣”今年冬天又火了,怎么搭都高级时髦

LinkFashion 浏览 539 12-18

戴墨镜出席达沃斯会议后 马克龙的支持率提升

参考消息 浏览 552 01-28

"2500吨粮食没法及时运出去" 一根限高杆卡住四个村

重案组37号 浏览 622 12-19

古巴外长批评美国内政外交双重失序

国际在线 浏览 520 01-14

陈伟霆新剧《爱情慢慢》开机陷番位争议

梦在深巷qw 浏览 549 03-17

特朗普若胜选料将对美联储独立性构成重大风险

商业周刊中文版 浏览 2852 06-03

网传 Stellantis 与东风深化合作,拟以岚图/猛士技术开发新车型

IT之家 浏览 696 10-14

"四大天王"被网友笑称"四大岳父" 最年轻的黎明已59岁

极目新闻 浏览 607 10-27

超充智能为王 华为发布充电技术十大趋势

网易汽车 浏览 3133 02-02

连续两场地区联赛弃赛后,葡老牌球队博阿维斯塔面临解散风险

懂球帝 浏览 684 10-17

75岁斯琴高娃近况曝光令人担忧!暴瘦

小徐讲八卦 浏览 572 12-19

媒体:安世中国第3次硬核回击荷兰 已获国家强势撑腰

看看新闻Knews 浏览 582 11-03

P图只用一句话,小米超级小爱AI大模型“随心修图”上线

IT之家 浏览 1246 11-17

三星One UI 8.5前瞻:基于安卓16,引入情景感知AI

IT之家 浏览 863 11-27

美国4月服务业PMI不及预期,叠加价格压力高企,加剧滞胀担忧

华尔街见闻官方 浏览 407 05-06

谷歌 CEO 皮查伊确认:下一代 AI 模型 Gemini 3 今年发布

IT之家 浏览 830 11-03

五六十岁女性别瞎穿,教你三步解锁优雅气质,轻松告别油腻感

静儿时尚达人 浏览 596 10-26

俄总统助理:俄方移交1003具乌军士兵遗体

新华社 浏览 551 12-21
本站所有信息收集于互联网,如本站收集信息侵权,请联系我们及时删除沪ICP备2023013132号-2