东南大学李桂香团队在《自然•光子学》发表重要研究成果
文章导读
太阳能电池效率高达27%却难逃衰减魔咒?东南大学李桂香团队在《自然·光子学》发表突破性研究,成功攻克钙钛矿太阳能电池产业化最大瓶颈!通过创新的全界面调控策略,团队不仅将光电转换效率提升至国际领先水平,更让器件在连续光照1200小时后性能几乎无衰减,经受住85°C高温和极端温度循环考验。这项研究揭示了从根源增强材料稳定性的三重机制,为新一代高效长寿命光伏技术商业化铺平道路。
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(通讯员 李桂香)近日,东南大学材料科学与工程学院李桂香教授团队在新兴光伏技术领域取得重大突破。相关研究成果以“战略性界面工程策略稳定高效钙钛矿太阳能电池(Stabilizing high-efficiency perovskite solar cells via strategic interfacial contact engineering)”为题,发表于国际顶级学术期刊《自然•光子学》(Nature Photonics)。该研究针对钙钛矿太阳能电池产业化进程中长期存在的稳定性瓶颈,提出了一种创新的全界面调控策略,为开发高效、长寿命的杂化半导体光伏器件提供了全新的解决方案。
金属卤化物钙钛矿太阳能电池因其优异的光电性能和易量产制造优势,被视为极具前景的新一代光伏技术。然而,器件在温度、湿度及光照等多重外场作用下的热力学与动力学稳定性不足,尤其是界面缺陷导致的性能快速衰减,严重制约了其商业化进程。

针对这一挑战,李桂香教授团队长期聚焦新型光伏器件界面物理机制与稳定性研究,并在本次工作中创新性地构建了“光活性层表面—接触界面—电子传输层”一体化调控体系。该设计实现了三重提升:显著提高钙钛矿表面的缺陷形成能,从根源上增强了材料结构稳定性;形成界面偶极矩优化能级结构,大幅提升了电荷抽取与传输效率;促进电子传输材料形成致密均匀膜层,有效抑制了离子迁移与电极腐蚀。
经全界面调控,团队成功制备出光电转换效率高达27%(第三方认证26.96%)的钙钛矿光伏器件。在稳定性方面,器件展现出优异的耐久性:在连续光照1200小时后性能几乎无衰减;在85°C高温老化和–40°C至+85°C温度循环测试中,均保持优异的结构完整性与性能输出。这一成果为从根本上解决钙钛矿太阳能电池的工况稳定性难题提供了切实有效的技术路径。
东南大学材料科学与工程学院为本论文的第一单位和通讯单位。论文第一作者为李桂香教授、张祖宏博士研究生、Benjamin Agyei-Tuffour副教授及吴录艳博士;通讯作者包括李桂香教授(东南大学)、王露遥副教授(厦门大学)、李哲教授(伦敦玛丽女王大学)、李萌教授(河南大学),以及Antonio Abate教授(亥姆霍兹材料与能源中心)。
该研究工作得到了东南大学材料科学与工程学院及相关科研平台的大力支持,并受到多项科研项目的资助。
供稿:材料科学与工程学院
(责任编辑:嵇宏 审核:李震)
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这个界面调控策略听起来很有前景,希望能尽快产业化
太厉害了!中国科研又向前迈进了一大步 👍