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效率突破27%!三结钙钛矿电池实现效率与稳定性双突破

AI科技 2025年10月08日 06:49 0 admin

厦门大学团队与深圳海晶光伏技术团队等通过跨学科合作,整合了材料科学、光电子学和工程制造的优势,研究通过纳米尺度界面设计,显著提升了钙钛矿-钙钛矿-硅三结太阳能电池的性能。针对顶层宽禁带(1.91 eV)钙钛矿的表面缺陷问题,团队开发了piperazine-1,4-diium chloride(PDCl)表面处理技术,替代传统不稳定的氟化锂(LiF),有效钝化缺陷并调节能带排列,使开路电压(Voc)提升至1.32 V,填充因子(FF)提高至0.81。同时,通过铷(Rb)掺入并彻底去除甲基铵(MA),增强了材料本征稳定性。

效率突破27%!三结钙钛矿电池实现效率与稳定性双突破

研究首次阐明“超薄金层”实为纳米颗粒形态,并通过精确调控沉积时间优化其尺寸与覆盖度。实验表明,金层标称厚度为0.4 nm时,纳米颗粒可形成最佳欧姆接触,同时最小化光学损失。若厚度≥1.8 nm则形成团簇,3.0 nm时转为半连续膜,导致电流下降。这一发现为钙钛矿-钙钛矿子电池的 monolithic 集成提供了关键解决方案。

效率突破27%!三结钙钛矿电池实现效率与稳定性双突破

封装后的1 cm²三结电池在407小时最大功率点跟踪(MPPT)测试后仍保持95%的初始效率,并通过了IEC 61215标准(-40°C至85°C)的200次热循环测试。16 cm²大面积器件获得23.3%的稳态认证效率,展示了技术的规模化潜力。

效率突破27%!三结钙钛矿电池实现效率与稳定性双突破

该研究通过PDCl表面处理、Rb掺入及金纳米颗粒界面优化,实现了三结电池效率与稳定性的协同突破。未来通过能带工程、光捕获结构及大面积工艺优化,有望进一步推动三结钙钛矿电池的商业化应用,为光伏产业带来革命性进展。

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