中国联合团队创下810 cm²钙钛矿组件24.0%效率纪录

维度网讯，南京大学（Nanjing University）与钙钛矿光伏专业企业仁烁光能（Renshine Solar）联合的研究团队，制备出一块孔径面积为810 cm²的钙钛矿太阳能组件，其独立认证的功率转换效率达到24.0%。通讯作者Ke Xiao向pv magazine表示，这一结果代表了该规格钙钛矿组件效率的世界纪录，并已由TÜV南德意志集团（TÜV SÜD）在中国完成确认。

组件中的钙钛矿电池采用基于二油酸铅（Pb(OA)₂）的化学稳定羧酸铅钝化剂（LCPs）进行钝化。研究团队称，该方案改善了电荷载流子传输；而传统卤化铵钝化剂（AHPs）与狭缝涂布及随后的真空腔干燥（VCD）工艺结合使用时，常遭遇化学、热或界面不稳定性问题。

研究人员观察到，AHP处理会造成沉积不均匀、宏观缺陷和显著的光致发光（PL）异质性；相比之下，LCP处理则生成均匀、疏水的薄膜，耐湿性、抗热应力和抗紫外线降解能力更强。

团队将LCP应用于具有富碘化甲脒（FAI）表面的钙钛矿薄膜上，形成化学键合的明确钝化层，在维持高效电荷提取的同时提供环境防护。X射线光电子能谱（XPS）证实了LCP与富FAI表面之间的化学键合；光致发光测量显示，载流子寿命由264 ns延长至706 ns，表明界面陷阱减少、钝化质量提升。研究人员使用这种钝化方法制造的电池构建了810 cm²组件，但未透露其架构的详细技术信息。

在标准测试条件下，这块810 cm²组件获得24.2%的冠军功率转换效率，独立认证效率为24.0%；开路电压为53.46 V，短路电流为0.436 A，填充因子为83.40%。Ke Xiao表示，该组件在最大功率点跟踪（MPPT）下保持19.4 W的稳定输出，是首个孔径面积超过800 cm²且效率超过24%的钙钛矿太阳能组件。

研究团队还制备了150块面积为0.72 m²的组件，平均功率输出为144 W。其中最佳组件的认证效率为22.0%，输出功率158.4 W，为米级组件效率纪录；该组件在MPPT下以超过158 W的功率稳定运行两小时以上。

Ke Xiao补充说，在国际电工委员会（International Electrotechnical Commission, IEC）标准测试中，LCP明显增强了组件耐久性。经1300小时湿热暴露后，LCP组件仅损失初始效率的2%，而采用AHP的组件损失39%；LCP组件在300次热循环后退化可忽略，在2200小时MPPT运行后保持初始效率的96%，紫外老化后保持初始性能的95%。

所有经LCP改性的组件均通过IEC 61215标准可靠性要求。现场监测显示，其比能量产出高于硅隧穿氧化层钝化接触（TOPCon）组件。团队总结称，将高饱和蒸气压（SVP）处理与化学稳定的LCP钝化相结合，为高效、耐用、可扩展的米级钙钛矿光伏提供了一条产业化路径。

相关成果以《羧酸铅钝化用于米级钙钛矿太阳能组件》（Lead carboxylates passivation for meter-scale perovskite solar modules）为题，发表于《自然》（Nature）杂志。