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研究背景与挑战钙钛矿-有机串迭太阳能电池(POTSCs)凭借其能带可调性优势,理论上具备突破单接面电池Shockley-Queisser极限的潜力。相较于其他串迭技术,POTSCs具有优势:钙钛矿层的紫外滤光特性提升操作稳定性,全薄膜结构支持高产量卷对卷制程,且可于常规环境下在柔性基板上加工,特别适用于建筑整合、车辆整合及可携式电子产品等应用。然而,POTSCs发展面临关键技术瓶颈:目前已认证效率(24.7%)仍低于全钙钛矿串迭电池(28.2%)及钙钛矿-CIGS串迭电池(24.2%)。造成此效
研究背景与挑战PSC商业化的关键瓶颈在于缺陷钝化制程的再现性不足。本研究针对此领域面临的三大核心挑战:1. 表面状态变异性:钙钛矿薄膜表面状态在不同批次、操作者间存在显著差异,即使微小的制程波动(温度、化学计量比、湿度)都会导致截然不同的缺陷分布,使钝化效果难以重现。2. 最佳钝化剂浓度控制困难:传统策略需在缺陷修复与电荷传输间找到平衡点(最佳浓度C*),但表面状态变异导致既定最佳条件无法跨实验重现,甚至产生负面效果。3. 常规钝化模式的固有限制:CP模式下钝化剂浓度变化显著影响其分布与能级对齐
研究背景钙钛矿叠层太阳能电池在效率提升过程中,「埋藏接口」质量已成为关键的技术制约因素。本研究深入探讨钙钛矿子电池埋藏接口的技术瓶颈,致力于解决影响叠层电池光电转换效率与长期稳定性的核心问题。• 结构缺陷与化学反应:在钙钛矿子电池的埋藏接口处,存在着有害的结构缺陷和化学反应,这些缺陷会导致显著的非辐射电荷载流子复合和有害的化学反应。 • PEDOT:PSS 层带来的挑战:目前广泛使用的空穴传输层 (HTL) PEDOT:PSS,其酸性和吸湿性会引发不利的氧化反应,严重恶化
研究背景与困难点 钙钛矿太阳能电池虽然发展迅速,但其开路电压仍显著落后于理论Shockley–Queisser极限,成为限制效率提升的关键瓶颈。造成电压损失的主要原因包括:关键界面处的能量层不匹配和过度的非辐射复合。特别是在传统结构中,SnO2电子传输层表面的未配位Sn2+ (Sn–OH)形成浅陷阱位点,严重损害电子传输效率。这些界面缺陷不仅降低器件性能,还加速钙钛矿在热和湿气环境下的降解,导致长期操作稳定性不足。 研究团队及重要成果这项突破性的研究
研究困难与挑战宽能隙 (WBG) 子电池中,作为空穴传输层的氧化镍 (NiOx) 与自组装单分子层 (SAMs) 之间的接口接触问题,严重限制了器件的效率和稳定性。现有技术存在以下主要挑战:•NiOx腐蚀问题:传统上广泛使用的SAMs,例如含有磷酸(PA)作为锚定基团的 SAMs (PA-SAMs),其酸性较强,容易腐蚀具有化学反应性的NiOx层,会损害NiOx层的完整性和功能,进而削弱器件的稳定性。•SAM分子聚集与接口问题: 传统SAMs分子在NiOx表面容易发生聚集
研究困难与挑战 现有的高效电荷选择性接触层(如自组装单分子层,SAMs)多针对窄能隙钙钛矿太阳能电池进行优化,其能阶特性并未为宽能隙(WBG)钙钛矿量身设计。这种接口能阶失配导致严重的非辐射复合,直接造成开路电压损失与填充因子降低,严重限制了器件的整体功率转换效率。本研究的核心挑战在于如何系统性且精确地调控SAM能阶,使其与WBG钙钛矿层达到最佳匹配,从而降低接口复合损失、提升电荷萃取效率,改善WBG钙钛矿子电池及叠层电池的整体性能。 研究团队与发表