譚海仁&李祿東&肖科Joule：高效穩(wěn)定鈣鈦礦組件新突破！鈍化集成納米結(jié)構(gòu)強化埋底異質(zhì)界面

主要內(nèi)容

鈣鈦礦太陽能電池組件的規(guī)?；苽?，仍是將實驗室高轉(zhuǎn)化效率推向工業(yè)化生產(chǎn)的核心挑戰(zhàn)?？昭▊鬏攲樱℉TLs）與鈣鈦礦薄膜之間的埋底異質(zhì)界面，更是決定這類器件效率與穩(wěn)定性的關(guān)鍵核心因素。盡管自組裝單分子層（SAMs）已讓旋涂法制備的鈣鈦礦太陽能電池實現(xiàn)創(chuàng)紀(jì)錄的光電轉(zhuǎn)換效率（PCE），但規(guī)?；瓮抗に囃鶗蚪Y(jié)晶過程中的應(yīng)力累積導(dǎo)致界面退化，還會在自組裝單分子層 / 鈣鈦礦界面處形成微米級納米間隙 —— 這種埋底異質(zhì)界面的不穩(wěn)定性，會引發(fā)非輻射復(fù)合加劇、機械分層及機械退化等連鎖問題，最終嚴(yán)重制約器件的穩(wěn)定性與效率上限。

針對這一行業(yè)關(guān)鍵痛點，南京大學(xué)肖科、李祿東、譚海仁等人組成的研究團隊系統(tǒng)探明了埋底界面失效的機理根源，并在自組裝單分子層表面創(chuàng)新性提出一種埋底集成鈍化納米結(jié)構(gòu)（BIPN）。該結(jié)構(gòu)以無機二氧化硅（SiO?）納米球（無機氧化物納米顆粒）為機械增強體，以有機 4 - 氟苯乙基氯化銨（4F-PEACl）分子為化學(xué)鈍化劑與穩(wěn)定劑，鈍化分子的配體通過氫鍵錨定在納米球球形表面。這種設(shè)計可同步實現(xiàn)四大核心功效：緩解界面應(yīng)力、**程度抑制納米級間隙產(chǎn)生、減少缺陷形成，同時顯著增強埋底界面的化學(xué)穩(wěn)健性與結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

這一機械 - 化學(xué)協(xié)同強化策略成效顯著：刮涂法制備的鈣鈦礦太陽能電池實現(xiàn) 26.0% 的光電轉(zhuǎn)換效率，經(jīng)認(rèn)證效率達 25.7%，性能可與旋涂法制備的器件相媲美；有效孔徑面積 20.25 平方厘米的規(guī)?；⑿徒M件，效率達到 22.5%，且在國際有機光伏穩(wěn)定性峰會（ISOS）L-1 測試條件下持續(xù)光照 2100 小時后，器件未出現(xiàn)任何衰減（衰減可忽略不計）；有效孔徑面積達 804 平方厘米的大面積子組件，效率也實現(xiàn) 20.2%，充分印證了 BIPN 策略的工業(yè)化規(guī)?；瘧?yīng)用潛力。

肖科、李祿東、譚海仁團隊的這項研究，不僅為規(guī)模化鈣鈦礦光伏器件的埋底界面退化問題提供了關(guān)鍵機理解釋，還為制備兼具機械與化學(xué)增強性能的太陽能電池組件提供了普適性技術(shù)方案，更為鈣鈦礦太陽能電池的工業(yè)化落地筑牢了材料與結(jié)構(gòu)設(shè)計的核心基礎(chǔ)，推動該領(lǐng)域向規(guī)模化實用化邁出重要一步。

文獻信息

Buried heterointerface reinforcement with passivation-integrated nanostructures for efficient and stable perovskite solar modules

Jin Wen,Yuxuan Liu,Yinke Wang, Guihao Wang,Ningchong Zheng，Wennan Ou，Jinyan Guo，Jiajia Hong，Yijia Guo， Wenchi Kong，Anh Dinh Bui，Haowen Luo，Hieu Nguyen， Yuefeng Nie， Ke Xiao，Ludong Li，Hairen Tan

https://www.cell.com/joule/abstract/S2542-4351(25)00393-9

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