鄭州大學(xué)張懿強(qiáng)AM：雙模式分子調(diào)控鈣鈦礦結(jié)晶，實(shí)現(xiàn)高效穩(wěn)定的FAPbI?太陽能電池與組件

有機(jī)-無機(jī)雜化鈣鈦礦太陽能電池是最具前景的光伏技術(shù)之一，但其性能受到無法控制的結(jié)晶過程的嚴(yán)重制約，導(dǎo)致薄膜形貌不理想且缺陷眾多。

本研究引入二苯基碳酸酯作為雙功能分子調(diào)控劑，可同時(shí)調(diào)控FAPbI?薄膜的成核與生長過程。通過協(xié)同的羰基-Pb2?共價(jià)配位與芳香π-Pb2?非共價(jià)相互作用，DPC促進(jìn)了PbI?的前期聚集，降低了成核能壘，同時(shí)其與前驅(qū)體的強(qiáng)結(jié)合延緩了晶體生長。這種協(xié)同調(diào)控機(jī)制獲得了均勻、大晶粒的鈣鈦礦薄膜，并顯著降低了缺陷密度。因此，基于DPC的鈣鈦礦太陽能電池實(shí)現(xiàn)了26.61%的冠軍效率（認(rèn)證效率26.21%），優(yōu)于對照組器件（23.65%）。基于DPC的可擴(kuò)展微型組件（有效面積14.0 cm2）效率達(dá)到21.24%。此外，DPC修飾的器件展現(xiàn)出卓越的穩(wěn)定性，在ISOS-D-3加速老化條件下儲存1200小時(shí)后，以及在ISOS-L-2協(xié)議下進(jìn)行1100小時(shí)最大功率點(diǎn)跟蹤后，仍能保持超過90%的初始效率。

這些研究結(jié)果為克服鈣鈦礦固有的結(jié)晶瓶頸提供了一種普適性分子策略，推動(dòng)了鈣鈦礦光伏向高效、穩(wěn)定、可規(guī)?；瘧?yīng)用的方向發(fā)展。
研究亮點(diǎn)：

1. 提出“雙模式”分子結(jié)晶調(diào)控新策略：利用DPC分子同時(shí)提供羰基配位與芳香π相互作用，協(xié)同調(diào)控鈣鈦礦的成核與生長過程，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量、低缺陷薄膜的制備。

2. 創(chuàng)下FAPbI?體系效率新高：將電池效率從23.65%顯著提升至26.61%（認(rèn)證26.21%），并實(shí)現(xiàn)21.24%的組件效率，展現(xiàn)了良好的可擴(kuò)展性。

3. 兼具高效與高穩(wěn)定性：器件在濕熱老化與持續(xù)光照運(yùn)行測試中均保持90%以上的初始效率，為高效穩(wěn)定鈣鈦礦光伏器件的開發(fā)提供了可靠路徑。

S. Wang, Z. Zhu, X. Sun, et al. “ Dual-Mode Molecular Regulation of Perovskite Crystallization Enables Efficient and Stable FAPbI3 Solar Cells and Modules.” Adv. Mater. (2025): e17246.

https://doi.org/10.1002/adma.202517246

學(xué)術(shù)交流QQ群

知光谷光伏器件學(xué)術(shù)QQ群：641345719

鈣鈦礦產(chǎn)教融合交流@知光谷（微信群）：需添加編輯微信

為加強(qiáng)科研合作，我們?yōu)楹?nèi)外科研人員專門開通了鈣鈦礦科創(chuàng)合作專業(yè)科研交流微信群。加微信群方式：添加編輯微信pvalley2024，備注：姓名-單位-研究方向（無備注請恕不通過），由編輯審核后邀請入群。