科学

分子间隔层帮助大面积钙钛矿太阳能组件延长寿命

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两个界面,一个分子

钙钛矿太阳能电池从实验室小方块放大到完整组件时,会损失效率和稳定性。来自上海交通大学、中国福建能源器件科学与技术创新实验室宁德时代21C实验室以及上海非碳能源转换与利用研究所的团队同时解决了两个界面问题。

研究人员在制备过程中引入5-氨基戊酸氢碘酸盐(5AVAI)作为双功能分子间隔层。其羧基锚定在钙钛矿下方的自组装单分子层上,改善表面润湿性和分子排列。其氨基与钙钛矿和传输层相互作用,使两者之间的接触更加紧密。无需额外的后处理步骤。

10厘米组件上的数据

随着钙钛矿结晶,部分5AVAI迁移至上表面,钝化缺陷并缓解晶格应变。利用这种原位方法,团队在10厘米×10厘米、孔径面积64平方厘米的组件上,通过可扩展的狭缝涂布工艺,报告了22.31%的功率转换效率,其中21.69%获得认证。

耐久性数据与效率同样重要。这些组件在75°C下连续运行2000小时后仍保持初始效率的95.6%,是大面积钙钛矿组件已报告的最佳结果之一。

为什么放大仍然困难

小面积钙钛矿电池效率现已超过27%,但将这一性能转移到商业组件尺寸一直是难点:在大面积上均匀涂布很困难,而电池条带之间的互连会形成不发电的死区。

通过在单一制备步骤中同时解决润湿性、界面接触和应变问题,该方法为制造长寿命钙钛矿产品提供了一条更简单的路径。电网级部署将取决于这些结果在工业涂布线上的表现。

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来源: Nature / Perovskite-Info