昆明理工陳江照AM：全氟叔胺固鉛修缺，26.65%效率！提升倒置鈣鈦礦太陽能電池性能！

主要內(nèi)容

鈣鈦礦太陽能電池作為新一代光伏技術(shù)的“潛力股”，憑借其高光電轉(zhuǎn)換效率、低成本和易于制備等顯著優(yōu)勢，在能源領(lǐng)域展現(xiàn)出了巨大的發(fā)展?jié)摿?，被視為未來清潔能源的重要發(fā)展方向之一。然而，當前 p-i-n 型倒置鈣鈦礦太陽能電池（PSCs）的發(fā)展并非一帆風(fēng)順，由表面缺陷引發(fā)的本征不穩(wěn)定性與非輻射復(fù)合問題，就像隱藏在前進道路上的“暗礁”，嚴重阻礙了電池邁向更高性能的步伐；與此同時，因鉛泄漏而導(dǎo)致的環(huán)境不友好狀況，如同高懸在商業(yè)化進程頭頂?shù)摹斑_摩克利斯之劍”，限制了其在市場中的大規(guī)模推廣應(yīng)用。

01

三校聯(lián)合：匯聚優(yōu)勢，開啟攻堅之戰(zhàn)

河北工業(yè)大學(xué)在鈣鈦礦材料設(shè)計與性能優(yōu)化方面底蘊深厚，擁有**的研究設(shè)備和技術(shù)手段，能夠從材料源頭為提升電池性能提供有力支持。例如，其**的材料合成設(shè)備可以**控制鈣鈦礦材料的成分和結(jié)構(gòu)，為后續(xù)性能優(yōu)化奠定基礎(chǔ)；獨特的表征技術(shù)則能深入分析材料的微觀結(jié)構(gòu)和性能關(guān)系，為設(shè)計更優(yōu)材料提供指導(dǎo)。

昆明理工大學(xué)在光伏器件制備與表征領(lǐng)域成果**，具備完善的實驗平臺和豐富的實踐經(jīng)驗，可精準地對器件性能進行評估和優(yōu)化，為研究提供可靠的數(shù)據(jù)支撐。該校的實驗平臺涵蓋了從器件制備到性能測試的全流程，能夠模擬各種實際工作環(huán)境，確保測試結(jié)果的準確性和可靠性。豐富的實踐經(jīng)驗使得研究人員能夠快速準確地分析器件性能問題，并提出有效的優(yōu)化方案。

澳門科技大學(xué)則在新型功能材料開發(fā)及其在能源領(lǐng)域的應(yīng)用研究上**匠心，不斷為研究注入創(chuàng)新活力。該校注重跨學(xué)科研究，將材料科學(xué)、化學(xué)、物理學(xué)等多學(xué)科知識融合，開發(fā)出具有獨特性能的新型功能材料，并將其應(yīng)用于能源領(lǐng)域，為解決能源問題提供了新的思路和方法。

河北工業(yè)大學(xué)陳聰教授、昆明理工大學(xué)陳江照教授和澳門科技大學(xué)唐建新教授三校強強聯(lián)合，帶領(lǐng)科研團隊開啟了一場攻克倒置鈣鈦礦太陽能電池發(fā)展難題的“攻堅戰(zhàn)”。三校的優(yōu)勢互補，為研究的順利開展提供了全方位的保障。

02

全氟策略：創(chuàng)新突破，解鎖性能密碼

團隊創(chuàng)新性地報道了一種普適性全氟化策略，這一策略猶如一把“金鑰匙”，為打開倒置鈣鈦礦太陽能電池性能提升的大門帶來了新的希望。該策略的核心目標是固定電池中鈣鈦礦薄膜的鉛元素并鈍化其表面缺陷。

研究顯示，全氟化的全氟三乙胺（PFTEA）能夠憑借強配位鍵與碘化鉛（PbI?）形成穩(wěn)定的 PFTEA·PbI? 復(fù)合物。這一過程就像是給鉛元素穿上了一層堅固的“防護服”，不僅有效抑制了鉛泄漏，大大減少了對環(huán)境的潛在危害，還顯著促進了缺陷鈍化，為提升電池性能奠定了堅實基礎(chǔ)。鉛泄漏的減少降低了電池對環(huán)境的污染風(fēng)險，符合可持續(xù)發(fā)展的要求；而表面缺陷的鈍化則減少了載流子的復(fù)合，提高了電池的光電轉(zhuǎn)換效率。

在實際應(yīng)用中，由于表面非輻射復(fù)合大幅減少，經(jīng) PFTEA 調(diào)控的倒置鈣鈦礦太陽能電池展現(xiàn)出了令人驚嘆的性能表現(xiàn)。其認證穩(wěn)定光電轉(zhuǎn)換效率（PCE）高達 26.65%，一舉刷新了采用真空閃蒸技術(shù)制備的鈣鈦礦太陽能電池所報道的最高效率紀錄，成為行業(yè)內(nèi)的“新標桿”。此外，經(jīng) PFTEA 調(diào)控的器件在連續(xù)**功率點跟蹤 1000 小時后，仍能保持初始光電轉(zhuǎn)換效率的 92%，這充分彰顯了其**的穩(wěn)定性和可靠性，如同一位經(jīng)得起時間考驗的“忠誠衛(wèi)士”，在長時間運行中依然能保持出色表現(xiàn)。

03

深入探究：拓展應(yīng)用，指引發(fā)展方向

團隊并未滿足于現(xiàn)有的成果，而是進一步深入探究背后的機制。研究發(fā)現(xiàn)，要保證與鈣鈦礦之間有足夠強的相互作用，從而**限度地發(fā)揮缺陷鈍化和鉛管理的潛力，需要適當數(shù)量的─F 基團以及合適的空間構(gòu)型。這就好比是一場精密的“拼圖游戲”，每一個─F 基團和空間構(gòu)型都是關(guān)鍵的“拼圖碎片”，只有各個部分都完美契合，才能呈現(xiàn)出完整的、高效的性能畫面。

同時，團隊還揭示了所提出的鈍化方法在常規(guī)帶隙和寬帶隙鈣鈦礦薄膜中的有效性，這一發(fā)現(xiàn)進一步拓展了該策略的應(yīng)用范圍，為不同類型鈣鈦礦太陽能電池的性能提升提供了新的思路和方向。

常規(guī)帶隙鈣鈦礦薄膜在現(xiàn)有太陽能電池中應(yīng)用廣泛，而寬帶隙鈣鈦礦薄膜則在 tandem 太陽能電池等領(lǐng)域具有巨大潛力。該鈍化方法對兩種類型薄膜均有效，意味著其在未來太陽能電池發(fā)展中具有更廣闊的應(yīng)用前景。

總之，河北工業(yè)大學(xué)陳聰教授、昆明理工大學(xué)陳江照教授和澳門科技大學(xué)唐建新教授團隊通過全氟化策略，成功固定了鈣鈦礦薄膜中的鉛元素并鈍化了其表面缺陷。這一研究成果不僅為提高鈣鈦礦太陽能電池的光伏性能和減輕鉛泄漏問題提供了深刻見解，更為推動倒置光伏技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展提供了一條簡單而有效的途徑，猶如在光伏技術(shù)的漫漫征途中點亮了一盞明燈，指引著行業(yè)不斷向著更高性能、更環(huán)保的方向邁進。

文獻信息

Immobilizing Lead and Healing Surface Defects via Perfluorinated Tertiary Amine Molecules Enables High-Performance Sustainable Inverted Perovskite Solar Cells

Zuolin Zhang, Jike Ding, Hao Liu, Chao Li, Mengjia Li, Thierry Pauporté, Jian-xin Tang, Jiangzhao Chen, Cong Chen

https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202508126

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