侯毅&盧岳Nat. Mater. ：借助中間相演變，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定且取向明確的蒸發(fā)寬帶隙鈣鈦礦太陽能電池

主要內(nèi)容

高效寬禁帶鈣鈦礦太陽能電池近期取得重大突破，成功將疊層電池效率提升至34.9%，這一成果充分彰顯了其在下一代光伏技術(shù)領(lǐng)域的巨大應(yīng)用潛力。然而，寬禁帶鈣鈦礦的穩(wěn)定性問題一直是制約其商業(yè)化進(jìn)程的關(guān)鍵瓶頸，尤其是在高溫**功率點(diǎn)跟蹤的嚴(yán)苛條件下，其性能衰減問題尤為突出。

針對這一難題，北京工業(yè)大學(xué)盧岳教授與新加坡國立大學(xué)侯毅教授團(tuán)隊(duì)展開聯(lián)合攻關(guān)，創(chuàng)新性地提出通過中間相演變實(shí)現(xiàn)約1.7 eV寬禁帶鈣鈦礦穩(wěn)定化的技術(shù)路徑，成功開啟了自引導(dǎo)晶體生長的新模式。在薄膜沉積的早期階段，CsI?Br中間相作為"晶體生長導(dǎo)向劑"，能夠精準(zhǔn)引導(dǎo)具有獨(dú)特紋理的多晶薄膜實(shí)現(xiàn)定向生長。

通過原子尺度的掃描透射電子顯微鏡觀測發(fā)現(xiàn)，CsI?Br的[特定晶面]晶面具有2.9埃的**層間距，與鈣鈦礦的（200）晶面形成完美匹配，從而有效引導(dǎo)連貫的{100}晶面生長。相較于傳統(tǒng)溶液法制備的薄膜，該技術(shù)使薄膜結(jié)晶度得到顯著提升：（100）衍射強(qiáng)度提高兩個(gè)數(shù)量級，半高寬從0.249°大幅縮減至0.148°，晶體質(zhì)量實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍。

基于該技術(shù)制備的太陽能電池展現(xiàn)出優(yōu)異的綜合性能：在室溫條件下持續(xù)進(jìn)行**功率點(diǎn)跟蹤超過3000小時(shí)，或在110℃高溫環(huán)境中運(yùn)行超過500小時(shí)后，仍能保持穩(wěn)定的輸出性能，預(yù)計(jì)使用壽命可達(dá)70,000小時(shí)。更值得關(guān)注的是，該電池實(shí)現(xiàn)了21.37%的光電轉(zhuǎn)換效率和超過84%的填充因子，為開發(fā)高效穩(wěn)定的疊層光伏技術(shù)提供了全新解決方案。

這項(xiàng)研究成果不僅為解決寬禁帶鈣鈦礦的穩(wěn)定性難題提供了創(chuàng)新思路，更為下一代光伏技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用開辟了重要路徑，具有重大的科學(xué)價(jià)值和產(chǎn)業(yè)意義。

文獻(xiàn)信息

Intermediate phase evolution for stable and oriented evaporated wide-bandgap perovskite solar cells

Zijing Dong, Jingcong Hu, Xiao Guo, Zhuojie Shi, Haijie Chen, Yunluo Wang, Ran Luo, Julian A. Steele, Zachary Degnan, Eduardo Solano, Qilin Zhou, Nikhil Kalasariya, Nengxu Li, Tao Wang, Jinxi Chen, Ling Kai Lee, Yuduan Wang, Jia Li, Martin Stolterfoht, Manling Sui, Yue Lu & Yi Hou

https://www.nature.com/articles/s41563-025-02375-8

- 產(chǎn)品咨詢及購買請聯(lián)系我們 -