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 00:00:01289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

30个项目脱颖而出!大赛让AI与实体经济深度“握手”

上游新闻 浏览 219 10-26

佟丽娅最新古装近照曝光!比李沁还漂亮,42岁第一次演仙侠剧

温柔娱公子 浏览 132 10-29

看看这些平均年龄60+的女性,穿衣得体又舒适,越活越有气质

静儿时尚达人 浏览 2534 07-03

郭晶晶:无边流动,拾光见常

时尚COSMO 浏览 2597 06-03

坦克队喜剧的内核是悲剧?

静易墨 浏览 111 10-21

麒麟信安与智慧眼达成战略合作 共推AI+操作系统融合应用

财闻 浏览 195 10-14

奚梦瑶带何超欣为甘比捧场 两大阔太同框似同龄人

萌神木木 浏览 2631 01-08

伤愈复出,卡瓦尼时隔两个月再次代表博卡出场并打进一粒点球

懂球帝 浏览 109 11-17

牛弹琴:印度耍流氓太不地道 难怪巴基斯坦要发飙

北京日报客户端 浏览 24 12-21

5岁出道,13岁被阻止生长,曾经的台湾童星,最后怎么样了

娱乐白名单 浏览 2771 02-02

阿根廷晋级世青赛决赛,梅西:挺进决赛啦,恭喜所有人

懂球帝 浏览 113 10-18

普通人如何“偷偷”变美?她的4个微习惯很好抄

黎贝卡的异想世界 浏览 9 12-26

追梦:克莱给我打电话时我没有劝他留下 这赛季对他来说很艰难

直播吧 浏览 2555 07-03

冬天过了一半后才发现,“外套”流行穿长不穿短,保暖提气质

静儿时尚达人 浏览 2672 02-02

菜鸟与蜜雪集团达成合作,为蜜雪打造AI供应链产品

财闻 浏览 91 12-16

郑丽文就职演说让马英九流泪 台媒:他看见蓝营的希望

海峡导报社 浏览 93 11-03

崔东树:2025年全国汽车市场总体走势较强 新能源商用车景气度走高

智通财经 浏览 45 12-15

米莱逆袭!阿根廷中期选举大胜,激进改革能走多远?

国际金融报 浏览 95 10-28

被称为“电动化”的时代 燃油车杀回来了?

道哥说车 浏览 109 10-15

乌议员接受美媒采访:乌克兰有"自由世界第二强军队"

环球网资讯 浏览 2585 04-29

再遭失利,内马尔不满自己被换下并直接返回更衣室

懂球帝 浏览 76 11-10
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