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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:
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。
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。
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。
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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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