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浴日光能鈣鈦礦
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[交流]
具有新型埋地界面的錫基鈣鈦礦太陽能電池創(chuàng)效率紀(jì)錄 已有1人參與
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復(fù)旦大學(xué)、南京理工大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、太原理工大學(xué)、東華大學(xué)和上海工程科技大學(xué)的研究人員通過設(shè)計高性能錫基鈣鈦礦太陽能電池（TPSCs）報告了無鉛鈣鈦礦光伏發(fā)展的里程碑。他們的工作表明，倒置 TPSCs 的功率轉(zhuǎn)換效率 （PCE） 達(dá)到創(chuàng)紀(jì)錄的 17.71%。 錫基鈣鈦礦吸收劑因其毒性較低、環(huán)境友好和理論效率高而被廣泛認(rèn)為是鉛基鈣鈦礦吸收材料的有前途的替代品。然而，由于界面接觸不良、空穴提取不理想以及 Sn²⁺ 容易氧化引起的不穩(wěn)定性，阻礙了該領(lǐng)域的進(jìn)展。為了應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，研究團(tuán)隊設(shè)計了一種分子界面改性劑，(E)-(2-(4',5'-bis(4-(bis(4-methoxyphenyl)amino)phenyl)-[2,2'-bithiophen]-5-yl)-1-cyanovinyl)phosphonic acid（磷酸），以提高倒置結(jié)構(gòu)TPSCs內(nèi)的界面和薄膜質(zhì)量。 這種基于磷酸的分子膜形成均勻的埋入界面，具有與相鄰空穴傳輸層的優(yōu)化能級排列。由此產(chǎn)生的界面改性顯著增強(qiáng)了空穴提取和載流子復(fù)合動力學(xué)。同時，它誘導(dǎo)了一種超潤濕表面形貌，促進(jìn)了致密、均勻和缺陷抑制的錫基鈣鈦礦薄膜的形成。這種對界面能量學(xué)和薄膜結(jié)晶度的協(xié)同控制可實現(xiàn)卓越的電子耦合并降低非輻射復(fù)合損耗。 優(yōu)化后的器件實現(xiàn)了17.89%的小面積PCE（認(rèn)證為17.71%），是倒置TPSCs中報告效率最高的。此外，封裝器件表現(xiàn)出卓越的運(yùn)行穩(wěn)定性，在環(huán)境貨架存儲 1,344 小時后仍保持其初始效率的 95% 以上，在 標(biāo)準(zhǔn)光照條件下連續(xù)照明 1,550 小時后仍保持 94% 以上的初始效率。有效面積為 1 平方厘米的微型器件可提供 14.40% 的 PCE，強(qiáng)調(diào)了該方法在實際部署方面的可擴(kuò)展性。 根據(jù)作者的說法，分子工程方法“為真正的綠色和可持續(xù)太陽能技術(shù)提供了一條途徑”，因為錫結(jié)合了低毒性、豐度和出色的加工性能。該研究強(qiáng)調(diào)了將無鉛鈣鈦礦薄膜集成到適用于建筑一體化光伏（BIPV）、可穿戴電子產(chǎn)品、車集成太陽能電池板和離網(wǎng)可再生能源系統(tǒng)的大面積、低成本組件中的可行性。 通過調(diào)整界面設(shè)計原理和穩(wěn)定錫基吸收器，這項工作代表著環(huán)保鈣鈦礦光伏商業(yè)化邁出了一步，彌合了實驗室成功與可擴(kuò)展的綠色能源解決方案之間的差距。 |
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2樓2025-11-18 00:50:28
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