王睿團(tuán)隊(duì)AM：無甲胺鈣鈦礦結(jié)晶調(diào)控與規(guī)?；坎尖g化制備高穩(wěn)定鈣鈦礦太陽能組件

發(fā)表時間：2025-12-23 09:49

標(biāo)圖.png

主要內(nèi)容

鈣鈦礦太陽能組件（PSMs）要實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用，不僅需要具備高光電轉(zhuǎn)換效率（PCE），還需擁有優(yōu)異的長期運(yùn)行穩(wěn)定性。然而，將實(shí)驗(yàn)室旋涂工藝制備的鈣鈦礦太陽能電池（PSCs）放大至可規(guī)模化生產(chǎn)的組件時，受制于結(jié)晶動力學(xué)不匹配、缺陷鈍化效果不佳及組分降解等問題，電池的效率與穩(wěn)定性均會受損。針對上述挑戰(zhàn)，西湖大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院王睿團(tuán)隊(duì)提出一種三管齊下的優(yōu)化策略。

其一，解析了組件運(yùn)行穩(wěn)定性的組分根源，證實(shí)無甲胺（MA）的銫 - 甲脒（Cs–FA）基鈣鈦礦組分本身具備優(yōu)異的持續(xù)運(yùn)行耐受性。

其二，通過在銫鉛鹵化物（CsPbX?）鈣鈦礦中可控?fù)饺脘咫x子，調(diào)控氣相沉積規(guī)?；坎脊に囅碌南噢D(zhuǎn)變與結(jié)晶路徑，實(shí)現(xiàn)了前驅(qū)體溶解性、成核動力學(xué)與 α 相穩(wěn)定性的協(xié)同優(yōu)化，最終制備出致密無孔且缺陷被顯著抑制的鈣鈦礦薄膜。

其三，剖析了規(guī)?；g化工藝失效的核心原因，并開發(fā)出環(huán)己烷甲脒（CHCA）這一適配刮涂工藝的鈍化劑，實(shí)現(xiàn)了均勻且長效的缺陷鈍化效果。

王睿團(tuán)隊(duì)通過組分工程、結(jié)晶調(diào)控與規(guī)?；砻驸g化相結(jié)合的集成策略，攻克了阻礙鈣鈦礦太陽能組件商業(yè)化進(jìn)程的多項(xiàng)關(guān)鍵難題。經(jīng)優(yōu)化的器件表現(xiàn)出優(yōu)異的光電性能與穩(wěn)定性：活性面積為 0.646 cm2 的小面積電池，**光電轉(zhuǎn)換效率（PCE）達(dá) 26.19%，持續(xù)運(yùn)行約 3200 小時后效率仍保持初始值的 96%（T??）；活性面積為 20.8 cm2 的大面積組件，經(jīng)認(rèn)證的效率達(dá) 22.8%，運(yùn)行約 2000 小時后效率保留率達(dá) 84%（T??）。

綜上，王睿團(tuán)隊(duì)的研究成果為工業(yè)化應(yīng)用條件下制備高穩(wěn)定性鈣鈦礦太陽能組件構(gòu)建了完善的機(jī)理指導(dǎo)框架，同時為鈣鈦礦光伏技術(shù)的工業(yè)化部署提供了一條切實(shí)可行的規(guī)模化技術(shù)路徑。