華科大陳煒AEM：22.8%@11.09cm2！缺陷工程與結(jié)晶動力學控制，助力高性能大面積PSMs

發(fā)表時間：2025-08-26 14:57

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主要內(nèi)容

盡管小面積鈣鈦礦太陽能電池（PSCs）發(fā)展態(tài)勢迅猛，但大面積鈣鈦礦太陽能組件（PSMs）的性能短板，已然成為其邁向商業(yè)化進程中的關(guān)鍵掣肘。在可擴展制造過程中，結(jié)晶動力學難以控制以及復雜的環(huán)境因素相互交織，給鈣鈦礦結(jié)晶的精準調(diào)控帶來了巨大挑戰(zhàn)，最終導致薄膜質(zhì)量不佳。

在此情形下，由東南大學Tahir Imran、瑞士洛桑聯(lián)邦理工學院Mohammad Khaja Nazeeruddin，以及華中科技大學陳銳、劉宗豪和陳煒領(lǐng)銜的團隊展開研究，引入巰基乙酰胺（MAA）作為雙功能添加劑。MAA通過與鈣鈦礦組分進行多維度相互作用，在提升鈣鈦礦晶體均勻性的同時，有效鈍化缺陷。結(jié)晶速率的降低，拓寬了鈣鈦礦薄膜的加工窗口，顯著增大了晶粒尺寸，使晶體取向更加規(guī)整有序。此外，MAA能夠減少空位缺陷，且其強還原性可保護鈣鈦礦薄膜，避免其受環(huán)境空氣中水解和氧化的影響，為制造高質(zhì)量的大面積鈣鈦礦薄膜創(chuàng)造了有利條件。

基于這一創(chuàng)新策略，研究團隊采用可擴展沉積方法，成功制備出活性面積為0.09 cm2的鈣鈦礦太陽能電池，以及孔徑面積分別為11.09 cm2和113.00 cm2的微型組件，其光電轉(zhuǎn)換效率（PCEs）分別達到25.52%、22.87%和20.18%。同時，封裝后的目標器件展現(xiàn)出優(yōu)異的光熱穩(wěn)定性和濕熱穩(wěn)定性。

總之，該團隊驗證了一種切實可行的多功能添加劑分子結(jié)晶調(diào)控策略。此策略可引導無甲胺（MA）鈣鈦礦薄膜朝著高效穩(wěn)定的大面積組件方向發(fā)展。MAA與鈣鈦礦組分及溶劑的多位點相互作用，減緩了鈣鈦礦結(jié)晶速率，拓寬了組件制造的加工窗口。此外，該方法解決了大面積涂布過程中因復雜結(jié)晶動力學導致的結(jié)晶不均問題，增大了晶粒尺寸，優(yōu)化了晶體取向的規(guī)整性。再者，MAA中多功能基團的協(xié)同缺陷鈍化作用，減少了鈣鈦礦薄膜的非輻射復合損失，提高了鈣鈦礦/C??界面的電荷提取效率。MAA減少空位缺陷的能力及其強還原性，有效抑制了鈣鈦礦薄膜在空氣中的水解和氧化，為制造高質(zhì)量大面積鈣鈦礦薄膜提供了堅實保障。利用這一策略，小面積鈣鈦礦太陽能電池取得了高達25.52%的優(yōu)異**光電轉(zhuǎn)換效率（PCE）。借助該方法，團隊進一步擴大器件面積，孔徑面積分別為11.09 cm2和113 cm2的鈣鈦礦微型組件分別實現(xiàn)了22.87%和20.18%的**光電轉(zhuǎn)換效率。此外，封裝后的器件表現(xiàn)出優(yōu)異的光熱穩(wěn)定性和濕熱穩(wěn)定性。該團隊的研究提出了一種在空氣環(huán)境中獲取大面積、高效且穩(wěn)定鈣鈦礦薄膜的可靠策略，為鈣鈦礦太陽能組件（PSMs）的大規(guī)模工業(yè)應用筑牢了根基。

文獻信息

Defect Engineering and Crystallization Kinetics Control via Dual-Functional Mercaptoacetamide for High-Performance, Large-Area Perovskite Solar Modules

Wenguang Liu, Zhengtian Tan, Jianan Wang, Sanwan Liu, Tahir Imran, Hasan Raza, Xiaoxuan Liu, Yong Cai, Zheng Zhou, Yixuan Hao, Qisen Zhou, Tianyin Miao, Huaiqing Luo, He Zhu, Wenpei Li, Mohammad Khaja Nazeeruddin, Rui Chen, Zonghao Liu, Wei Chen

https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202502193