譚海仁團隊Joule：鈍化集成納米結構增強埋入異質界面實現高效穩定鈣鈦礦太陽能模塊

在可擴展制備的鈣鈦礦太陽能模塊中，埋入型異質界面（如自組裝單分子層與鈣鈦礦之間）常因結晶過程中應力誘導的納米間隙而形成缺陷，導致非輻射復合與機械剝離，限制器件效率與穩定性。

本研究南京大學肖科、李祿東和譚海仁等人提出一種埋入式集成鈍化納米結構（BIPN），結合無機SiO?納米球作為機械支撐與有機4F-PEACl分子作為化學鈍化劑，通過氫鍵錨定在納米球表面，同步釋放界面應力、抑制缺陷形成并增強界面化學穩定性。基于BIPN策略，刮涂制備的鈣鈦礦太陽能電池認證效率達25.7%，小面積器件效率達26.0%；20.25 cm2迷你模塊效率為22.5%，且在連續光照2100小時后無衰減。

該研究揭示了可擴展鈣鈦礦光電器件中埋入界面失效機制，并提供了一條兼具機械強化與化學穩定的產業化路徑。

研究亮點：

1. 揭示界面失效機制：發現刮涂鈣鈦礦薄膜在SAM/鈣鈦礦界面處因應力失配形成微米級納米間隙，是導致器件不穩定性的關鍵因素。

2. 創新BIPN結構設計：通過SiO?納米球與4F-PEACl分子的協同作用，實現界面應力釋放與缺陷鈍化的雙重增強。

3. 實現高效、穩定、可擴展器件：小面積電池效率突破26%，模塊效率超22%，并在ISOS-L-1、L-2、D-3等多種嚴苛條件下表現出卓越穩定性。

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

Author: 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

Publication: Joule

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2542435125003939

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