突破!南京大学谭海仁团队破解钙钛矿太阳能电池“长寿密码”,刷新世界纪录!
无惧高温“烤”验，新型添加剂让太阳能电池效率、稳定性双提升。太阳能电池的未来，或许比我们想象的更近。近日，一项来自中国科研团队的突破性成果，让全钙钛矿串联太阳能电池在效率和稳定性上双双刷新纪录，为这一清洁能源技术的商业化应用扫除了关键障碍。钙钛矿太阳能电池因其高效率、低成本的优势，被视为下一代光伏技术的明星。然而，一个关键问题始终困扰着科学家——热稳定性。传统高性能钙钛矿电池中常含有甲胺（MA）成分，这种物质在高温下极易挥发分解，导致器件性能迅速衰减。这就好比一台性能强劲的电脑，却因为散热不好而频繁宕机。为了解决这一问题，科学家尝试用更稳定的铯（Cs）来替代甲胺。但这又带来了新的麻烦：铯的加入会导致钙钛矿薄膜在制备过程中结晶不均匀，就像冬天窗户上结出杂乱无章的冰花，严重影响大面积器件的性能。来自南京大学等机构的研究团队，找到了一种巧妙的解决方案——他们引入了一种名为盐酸氨基脲（SHCl）的添加剂。这种添加剂就像一位精明的“调度员”，在钙钛矿薄膜的形成过程中发挥着双重作用：促进均匀成核：SHCl能与铯离子相互作用，让晶体“种子”在溶液中更均匀、更密集地分布减缓晶体生长：通过p-π共轭效应，SHCl与钙钛矿组分产生强相互作用，让晶体有足够时间有序排列最终，研究团队成功制备出了均匀致密、缺陷极少的高质量钙钛矿薄膜。刮涂法制备的单结窄带隙钙钛矿电池效率达到21.9%全钙钛矿串联太阳能组件（20.25平方厘米）获得24.3%的认证效率，刷新无MA全钙钛矿串联组件的世界纪录单结器件在85°C高温下运行700小时，仍保持85%的初始效率封装组件在湿热测试（85°C/85%湿度）200小时后保持90%效率在-40°C至85°C的热循环测试200次后保持92%效率研究团队通过一系列精密实验，揭示了SHCl的作用机制：X射线衍射 证实SHCl与CsI发生离子交换反应，生成CsCl沉淀核磁共振和红外光谱 验证了SHCl与Cs⁺之间的配位作用原位光学显微镜 直观展示了SHCl如何实现均匀成核第一性原理分子动力学模拟 从原子层面揭示了分子间相互作用这项研究不仅实现了效率与稳定性的双赢，更重要的是，所有制备工艺均采用可大面积扩展的刮涂法，完全兼容工业化生产。“这一策略为提升全钙钛矿串联太阳能组件的商业前景提供了实用且可扩展的解决方案，”研究团队在论文中表示。未来，进一步提升窄带隙子电池的短路电流密度，将是推动全钙钛矿串联组件性能突破的关键方向。标题：Crystallization modulation of methylammonium-free narrow-bandgap perovskite for thermal-stable all-perovskite tandem solar modules发表期刊：Science Advances DOI: 10.1126/sciadv.adz9089西安浴日光能科技有限公司
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