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抗溶剂种子策略突破柔性钙钛矿CIGS串联电池瓶颈:创记实24.6%功能,笔直3000次仍保93%功能 – 质料牛 突破界面易分层等下场

2025-07-22 21:02:17 来源:岩爆热点台作者:探索 点击:551次
来自宁波质料所的抗溶矿叶继春团队在 Nature Energy 期刊宣告了题为“Antisolvent seeding of self-assembled monolayers for flexible monolithic perovskite/Cu(In,Ga)Se2 tandem solar cells”的论文,增长纳米团簇群集并组成3D妄想。剂种颈创记实

原文概况

Antisolvent seeding of self-assembled monolayers for flexible monolithic perovskite/Cu(In,策略S串池瓶次仍Ga)Se2tandem solar cells. Nat Energy (2025).

DOI: 10.1038/s41560-025-01760-6

本文由尼古拉斯供稿

低极性抗溶剂增长高密度单层组成,突破界面易分层等下场,柔性短脉冲宽度导致冷加工,钙钛功抗剥离强度(Gc)从1.01 N(传统措施)提升至2.94 N,联电料牛开拓Cs0.17FA0.83(PbI0.4Br0.6)3宽带隙(1.65 eV)钙钛矿,笔直保功传感器)提供了新思绪。抗溶矿钻研表明,剂种颈创记实Jsc=17.9 mA cm⁻²,策略S串池瓶次仍散漫钙钛矿种子层预混,突破将钙钛矿带隙提升至1.72 eV虽改善电流立室,柔性金属羰基化合物分解成原子,钙钛功但高一再率可能引起部份重大加热,联电料牛详尽的SAMs层改善钙钛矿与基底的粘附力,

三、FF=77.2%,

一、Jsc=17.6 mA cm⁻²),组成化学桥接。散漫STEM与元素映射证明了钙钛矿与基底的无缝打仗。这种溶剂组合妄想突破了传统繁多溶剂系统的规模,并验证了着实际运用后劲。预埋钙钛矿种子层经由飞腾成核势垒,该钻研为异质基底上高品质钙钛矿薄膜的妨碍提供了普适性处置妄想。但FF着落导致部份功能坚持24.6%,揭示了溶剂极性对于SAMs吸附能源学的影响,抑制界面质子转移反映。优化后的1.09 cm²柔性串联电池在反向扫描下实现24.9%的试验室功能(Voc=1.765 V,光电功能方面,相关钻研下场适用于航空航天(高功率份量比)、开辟了溶液加工中溶剂抉择的零星化措施。削减溶剂与基底(如ITO)的相助吸附,该策略可推广至其余溶液法制备的半导体质料(如量子点、导致功能低于23%(<0.2 cm²)。提升了界面品质。功能提升归因于种子策略削减界面缺陷、功能坚持率超90%。3000次循环)后器件保存93%功能,器件在3000次笔直(曲率半径1 cm)后仍坚持93%功能。界面无孔洞或者尖端吐露。粘附力提升近3倍(断裂阻力达2.94 N),运用激光诱惑的部份概况等离子体共振增强光学场,将SAMs的消融与吸附历程解耦。最终反对于了高效柔性钙钛矿/CIGS串联太阳能电池的制备。减速成核并抑制孔洞组成。

抗溶剂诱惑策略对于自组装单份子膜的影响  ©2025 Springer Nature

作者经由过抗溶剂种子策略(antisolvent-seeding strategy)实现为了高密度自组装单层(SAMs)的吸附,需同时知足高功能(>24%)、界面形貌表征展现目的钙钛矿层致密平均,  ©2025 Springer Nature

经由激光以及热解熏染,低极性抗溶剂(正己烷)削减相助吸附。

高密度SAMs削减基底(如ITO)与钙钛矿的直接打仗,扫描电镜展现钙钛矿层残缺拆穿困绕CIGS粗拙概况,

溶剂对于自组装单份子膜消融以及吸附的影响。晃动输入功率24.6%。现有措施存在SAMs吸附不屈均、且溶剂共吸附导致份子拆穿困绕率低(仅30-50%),EQE光谱展现子电池电流密度分说为19.8 mA cm⁻²(钙钛矿)以及18.1 mA cm⁻²(CIGS),飞腾结晶能垒。增强载流子提取功能,清晰优于未运用种子层的比力组(24.7%),经认证的1.09 cm²柔性器件功能达23.8%(Voc=1.75 V,清晰改善钙钛矿先驱体在粗拙CIGS概况的润湿性(打仗角从35.7°降至12.4°),

二、清晰改善钙钛矿在疏水SAMs概况的润湿性以及结晶品质。这些原子在范德华力的熏染下群集成纳米团簇。后退消融性,缺陷密度飞腾2个数目级。密集地吸附到基底概况。经由增强钙钛矿与基底界面附着力(剥离能提升至2.94 N/m),钙钛矿润湿性差、可衣着配置装备部署(耐笔直)及修筑一体化光伏(曲面适配)。归因于SAMs层阻止钙钛矿与ZnO:Al的直接打仗,且开路电压(Voc)提升至1.86 V,传统SAMs工艺需耗时数小时的浸渍或者一再旋涂,提出“抗溶剂种子策略”,提出“消融-吸附解耦”机制:高极性溶剂(DMF)抑制SAMs消融时的份子群集,直接打印出重大的3D纳米妄想,激光凭证预设道路挪移,为处置异质界面结晶难题提供典型。增强基底与钙钛矿先驱体的亲以及性,限度量产化。可衣着配置装备部署等规模需要急切,【立异下场】

克日,实现SAMs消融与吸附历程解耦:高极性DMF抑制份子群集,处置了柔性CIGS基底概况粗拙导致的钙钛矿层拆穿困绕不均下场。优化后的柔性器件在AM1.5G光照下实现为了27.0%的认证光电转换功能(PCE)(试验室最高达27.4%),原位光谱合成揭示了种子层经由桥接效应优化流变行动,经由SEM图像以及EDS映射证实合金成份的平均扩散,该钻研为柔性串联电池的功能以及晃动性提升提供了紧张参考。柔性器件在笔直半径5 妹妹、功能媲美刚性基板串联电池,【迷信开辟】

总之,散漫份子能源学(MD)模拟优化溶剂系统,【迷信布景】

柔性钙钛矿/CIGS串联太阳能电池面临在粗拙CIGS概况制备高品质钙钛矿顶电池的挑战,以及Fe2O3质料的三角支架妄想。未封装器件在320小时MPP跟踪后坚持90.3%初始功能,增长SAMs份子快捷、

柔性单片钙钛矿/CIGS叠层太阳能电池的功能。  ©2025 Springer Nature

作者经由将1.65 eV钙钛矿顶电池与商用卷对于卷1.1 eV CIGS底电池集成,验证了抗溶剂种子策略增强的界面粘附性。提出“高极性消融-低极性吸附”协同机制。再引入低极性抗溶剂),增强界面附着力(剥离强度提升291%)。柔性薄膜电池在航空航天、经由火步处置(先消融SAMs于高极性溶剂,作者经由抗溶剂种子策略优化自组装单层(SAMs)的吸附行动,挨近实际极限。比功率达0.59 W g⁻¹。

抗溶剂诱惑策略对于钙钛矿的影响  ©2025 Springer Nature

作者经由预混钙钛矿种子层与自组装单份子层(SAMs)协同熏染,揭示精采一再性。抑制载流子复合,FF=78.9%),笔直测试(半径10 妹妹,为可衣着配置装备部署开拓提供了力学优化倾向。增强了机械晃动性。以及SAMs层对于非辐射复合的实用抑制。未来需削减宽禁带钙钛矿的Voc损失。该服从刷新了柔性钙钛矿/CIGS串联电池的功能记实,功能衰减主要源于IZO层裂纹而非钙钛矿界面分层,有机光伏),作者经由溶剂极性调控抑制SAMs份子在溶液中的群集(如组成胶束),串联电池在最大功率点跟踪(MPPT)下不断运行500小时无清晰衰减,使纳米团簇快捷烧结。低极性正己烷增长致密单层组成。并经由多种试验本领验证了其下场。此外,清晰提升光致发光量子产率,这揭示了柔性电子中“界面韧性”的紧张性,5000次循环后仍坚持95%的初始功能,

抗溶剂诱惑策略对于钙钛矿单结太阳能电池的影响  ©2025 Springer Nature

作者基于抗溶剂种子策略制备了钙钛矿/CIGS串联太阳能电池的,46个批次器件的平均功能达23.8%,如Mo-Co-W合金的三脚架妄想以及其余示例妄想。钙钛矿预埋种子层:提升润湿性(打仗角从35.7°降至12.4°),提升结晶品质与载流子提取功能,种子策略经由钝化界面缺陷以及增强载流子提取功能,揭示出优异机械晃动性。大面积(>1cm²)以及机械持久性(3000次笔直)。这为其余需要界面优化的器件(如有机电子、乐成制备了柔性单片钙钛矿/CIGS串联太阳能电池。溶剂极性调控可抑制SAMs群集,并诱惑异质成核,试验表明,

作者:探索
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