中国青岛生物能源与过程研究所(QIBEBT)的研究团队在倒置钙钛矿太阳能电池领域取得进展,通过一项创新技术提高了电池性能。这项研究针对钙钛矿太阳能电池中一个关键挑战——埋藏界面,开发出稳定控制方法,有助于推动大面积高效太阳能组件的制造。
埋藏界面位于倒置钙钛矿太阳能电池内部,是钙钛矿层与空穴传输层之间的微观区域。这一层难以精确调控,常导致电子缺陷和结构不一致,影响电池效率和稳定性。QIBEBT团队引入的“晶体溶剂化物”预播种方法,利用特殊纳米晶体作为模板,引导钙钛矿晶体自下而上生长,形成缺陷较少的能量收集薄膜。
由庞树平教授和孙秀红博士领导的团队,开发了这种预播种技术。它将定制设计的卤化物纳米晶体预沉积在经处理的衬底上,这些低维晶体溶剂化物种子作为结构模板,确保钙钛矿层有序结晶。同时,棒状纳米晶体改善表面润湿性,提供成核位点加速生长。加热过程中的“晶格限域溶剂退火”效应释放分子修复缺陷,在界面重组晶粒,减少间隙。
“我们开发了一种集成方法,同时解决了结晶调控和界面稳定的问题,”孙秀红博士说,“这种策略即使在埋藏界面也能提供良好的性能,而埋藏界面是众所周知的难以精确控制。”这种方法在保持钙钛矿太阳能电池稳定性的同时,支持大规模生产,避免了常见的小尺寸电池放大后失效的问题。
团队成功制造出边长近50厘米的微型组件,功率转换效率达到23.15%。小型测试电池与较大组件之间的效率损失小于3%,这对于未来太阳能电池板的大规模生产具有重要意义。该研究于2月27日发表在《自然·合成》杂志上,相关技术还可能应用于半导体和发光器件制造领域。









