鈣鈦礦太陽(yáng)能電池以其高效能和低成本在光伏技術(shù)領(lǐng)域中迅速崛起。然而，其穩(wěn)定性問(wèn)題仍然是限制其商業(yè)化應(yīng)用的主要障礙。鈣鈦礦材料中的有機(jī)陽(yáng)離子在環(huán)境應(yīng)力（如高溫、高濕度）下容易發(fā)生逃逸，導(dǎo)致化學(xué)計(jì)量失衡，從而影響器件的效率和長(zhǎng)期穩(wěn)定性。傳統(tǒng)策略如引入氫鍵或交聯(lián)聚合物雖有所幫助，但在惡劣的環(huán)境條件下保護(hù)效果有限，且這些結(jié)構(gòu)主要集中于晶界或鈣鈦礦薄膜表面，而鈣鈦礦薄膜埋底界面的穩(wěn)定性尚未得到有效解決。 近日，南方科技大學(xué)的丘龍斌助理教授、Aung Ko Ko Kyaw副教授和哈爾濱工業(yè)大學(xué)（深圳）的何思斯教授合作，提出了一種仿生“種子生根”策略。通過(guò)利用巰基功能化粒子作為“種子”，并在鈣鈦礦層底部引發(fā)2,2,3,4,4,4-六氟丁基甲基丙烯酸酯進(jìn)行原位聚合，從而來(lái)提高鈣鈦礦的穩(wěn)定性。這一策略類似于種子在土壤中扎根以防止水土流失，有效地抑制了鈣鈦礦中有機(jī)陽(yáng)離子的逃逸，從而顯著提升了鈣鈦礦太陽(yáng)能組件的效率和穩(wěn)定性。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，種子生根結(jié)構(gòu)通過(guò)與有機(jī)陽(yáng)離子形成強(qiáng)氫鍵，有效防止了有機(jī)陽(yáng)離子在真空熱老化過(guò)程中的損失。此外，種子生根結(jié)構(gòu)還能使鈣鈦礦埋底界面的微應(yīng)變得到釋放，從而提高了器件的效率和長(zhǎng)期穩(wěn)定性。最終，該團(tuán)隊(duì)成功制備了效率高達(dá)25.64%的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池（有效面積為0.1 cm2）和22.61%的鈣鈦礦太陽(yáng)能組件（有效面積為22.40 cm2）。在65 °C和85%的相對(duì)濕度下，經(jīng)過(guò)1300 h的光照穩(wěn)定性測(cè)試后，鈣鈦礦太陽(yáng)能組件仍能保持初始效率的90%以上。 這一仿生種子生根策略為解決鈣鈦礦電池和組件的穩(wěn)定性問(wèn)題提供了新思路，為其商業(yè)化應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。 論文信息 In situ Polymerization Induced Seed-Root Anchoring Structure for Enhancing Stability and Efficiency in Perovskite Solar Modules Sibo Li, Xiaowei Xu, Xin Wang, Nuanshan Huang, Jun Fang, Dongxu Lin, Yueyue Shao, Prof. Jia Zhou, Prof. Aung Ko Ko Kyaw, Prof. Sisi He, Prof. Longbin Qiu 文章的第一作者是哈爾濱工業(yè)大學(xué)和南方科技大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)博士研究生李思博和南方科技大學(xué)博士研究生徐曉偉。 Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202421174
