我国学者在钙钛矿太阳能电池模组的界面修复研究方面取得进展

　　

图 钙钛矿模组的杂质修复界面

　　在国家自然科学基金项目（批准号：22025505）的资助下，上海交通大学赵一新教授团队在钙钛矿太阳能电池模组的界面修复研究方面取得重要进展，研究成果以“杂质修复界面工程实现高效率钙钛矿模组（Impurity-healing interface engineering for efficient perovskite submodules）”为题，于2024年9月26日在《自然》（Nature）上发表。论文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-024-08073-w。

　　钙钛矿太阳能电池可以和多种商业化的太阳能电池一样，通过叠层提升效率，被Science杂志评为2013年度国际十大科技进展之一。但是，钙钛矿太阳能电池模组无法避免由于制备大面积薄膜而在晶界生成的多种化学杂质，这包括无光伏活性的非钙钛矿黄相、碘化铅等。这些化学杂质的累积不仅严重制约模组的器件效率，还成为诱导钙钛矿降解和相变的不稳定因素，成为钙钛矿产业化过程中面临的难题。

　　针对这一难题，赵一新团队报道了一种基于上述杂质进行二次化学转化的策略，通过引入修复剂环己烯基乙胺碘盐（CHEAI）可以将晶界的多种化学杂质完全转化为均一的二维CHEA2PbI4钙钛矿覆盖层，成功实现杂质修复的界面工程。并且该二维CHEA2PbI4钙钛矿具有高的稳定性，同时还拥有比传统二维钙钛矿高两个数量级的导电性。基于该杂质修复策略能够对钙钛矿薄膜提供优良的表界面保护，并为器件中电荷传输提供了快速通道，小面积器件的填充因子（FF）可以达到0.86的高水平。该杂质修复界面策略还成功应用于30 cm × 30 cm大面积模组，获得了22.80%的能量转换效率（第三方认证效率22.46%）。本研究解决了大面积多元组分钙钛矿薄膜面临的杂质多、导电性差、均一性差等难题，为进一步提升大面积钙钛矿模组性能提供了重要思路。