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第十一届新型太阳能材料科学与技术学术研讨会

作者：尹康石将建罗艳红孟庆波中国科学院物理研究所

为解决梯度带隙在溶液法CZTS吸收层中难以实现的问题,本工作提出了一种预结晶策略,结合Cd替位在CZTS内构建了梯度带隙,提高了载流子输运性质和器件性能。预结晶策略使吸收层从元素扩散强烈的自上而下的生长过程转变为元素扩散缓慢的均... 详细信息

为解决梯度带隙在溶液法CZTS吸收层中难以实现的问题,本工作提出了一种预结晶策略,结合Cd替位在CZTS内构建了梯度带隙,提高了载流子输运性质和器件性能。预结晶策略使吸收层从元素扩散强烈的自上而下的生长过程转变为元素扩散缓慢的均匀形核生长过程,有效地抑制了Zn/Cd互扩散,形成了具有镉梯度的CZTS吸收层。一方面,Cd的前梯度带来一个导带主导的梯度带隙,有效增强了吸收层内的电子输运。另外一方面,Cd替位优化了GCd-CZTS/CdS异质结的能带匹配,减少了界面缺陷。最终,我们获得了全面积效率为13.5%,V超过800 mV的CZTS太阳能电池。认证的全面积效率超过13%。

关键词：铜锌锡硫预结晶梯度带隙

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空位辅助阳离子有序化实现效率>15%的Kesterite太阳能电池

空位辅助阳离子有序化实现效率>15%的Kesterite太阳能电池

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第十一届新型太阳能材料科学与技术学术研讨会

作者：王金琳石将建李冬梅孟庆波中国科学院物理研究所清洁能源实验室

Kesterite基CuZnSn（S,Se）（CZTSSe）是一类典型的多元金属硫族化合物,是目前已经研究的组分最复杂但成本最低、环境最友好的光伏材料之一,它包含3种配位结构相同且尺寸相近的金属阳离子。Cu、Zn、Sn这三种阳离子间的无序化或互相取... 详细信息

Kesterite基CuZnSn（S,Se）（CZTSSe）是一类典型的多元金属硫族化合物,是目前已经研究的组分最复杂但成本最低、环境最友好的光伏材料之一,它包含3种配位结构相同且尺寸相近的金属阳离子。Cu、Zn、Sn这三种阳离子间的无序化或互相取代导致该光伏材料存在严重的相竞争、能带涨落和深能级缺陷,进而影响其光电转换性能。其中,Cu-Zn无序化具有极低的热力学形成能,在CZTSSe中大量存在,降低材料的有效带隙,增加深能级缺陷浓度和载流子非辐射复合。针对这一问题,我们发展了一种空位辅助来降低原子迁移势垒的方法,在短时间后沉积退火处理下实现了CZTSSe表面区域Cu-Zn有序化水平的提高。空位的产生是通过在CZTSSe薄膜表面离子预掺杂和随后的溶液刻蚀实现的。CZTSSe表面Cu-Zn无序的抑制有效减少了界面缺陷和抑制载流子非辐射复合,并促进了电荷传输。最终,我们在0.27 cm面积的CZTSSe太阳能电池上实现了15.4%的效率,V、FF和J都明显提高。

关键词： Kesterite 阳离子无序空位掺杂

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半透明全无机CsPbI3钙钛矿电池

半透明全无机CsPbI3钙钛矿电池

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第十一届新型太阳能材料科学与技术学术研讨会

作者：张锐崔羽琪石将建罗艳红李冬梅孟庆波中国科学院物理研究所清洁能源实验室

半透明钙钛矿太阳能电池（ST-PSCs）由于其在建筑光伏一体化和叠层太阳能电池方面的应用潜力越来越引起人们的广泛关注。全无机CsPbI钙钛矿电池相比于杂化钙钛矿电池,具有优异热稳定性及适合作为叠层电池顶电池的带隙。目前CsPbI钙钛矿... 详细信息

半透明钙钛矿太阳能电池（ST-PSCs）由于其在建筑光伏一体化和叠层太阳能电池方面的应用潜力越来越引起人们的广泛关注。全无机CsPbI钙钛矿电池相比于杂化钙钛矿电池,具有优异热稳定性及适合作为叠层电池顶电池的带隙。目前CsPbI钙钛矿电池效率达到21.8%。本研究通过发展新型阻挡层及界面调控,实现了效率18.9%（0.06 cm）的半透明全无机CsPbI钙钛矿电池。在此基础上,制备了半透明全无机CsPbI钙钛矿电池小组件,6.72 cm模块效率达到16.6%。这种界面修饰策略显著提高了钙钛矿太阳能电池的光电性能,也为进一步叠层电池的制备奠定了基础。

关键词：钙钛矿太阳能电池全无机 CsPbI3 阻挡层半透明

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CsPbI晶体生长调控策略助力刮涂制备高效钙钛矿太阳能电池及组件（英文）

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Science China Materials 2024年

作者：崔羽琪谭承宇张锐谭善李一明吴会觉石将建罗艳红李冬梅孟庆波

大面积、无孔洞、高晶体质量的钙钛矿薄膜是实现高效、稳定的CsPbI3钙钛矿电池组件的关键.本工作中,我们通过应用晶体生长调控策略,借助一种新型前驱液（CsI/DMAPbI3/PbI2溶于DMAAc/DMF混合溶剂中,DMAAc为乙酸二甲胺）,利用刮涂法制备...

大面积、无孔洞、高晶体质量的钙钛矿薄膜是实现高效、稳定的CsPbI3钙钛矿电池组件的关键.本工作中,我们通过应用晶体生长调控策略,借助一种新型前驱液（CsI/DMAPbI3/PbI2溶于DMAAc/DMF混合溶剂中,DMAAc为乙酸二甲胺）,利用刮涂法制备了大面积、高质量CsPbI3薄膜.在小面积CsPbI3钙钛矿电池上,实现了超过21%光电转换效率,认证效率为20.05%,在微型CsPbI3钙钛矿电池模块上,获得了最高效率18.3%（孔径面积:12.39 cm2）和19.9%（有效面积:11.4 cm2）.此外,我们探索了前驱液的组分调控对CsPbI3结晶过程的影响,并发现DMAAc/DMF混合溶剂能够促进相转变并降低成核速率,P b I2与DMAPbI3同时引入可以进一步改善薄膜的微观结构和均匀性.因此CsPbI3薄膜的相稳定性得到了极大改善,相应器件也表现出良好的运行稳定性.简易封装的CsPbI3组件在常温下保存150天以上,其效率衰减为初始效率的90%,表现出优异的长期稳定性.我们相信,这种策略为大规模CsPbI3乃至杂化钙钛矿太阳能电池的商业化提供了新途径.

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多参数调控硒化过程实现高效率CZTSSe电池

多参数调控硒化过程实现高效率CZTSSe电池

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第十一届新型太阳能材料科学与技术学术研讨会

作者：李源李冬梅吴会觉罗艳红石将建孟庆波中国科学院物理研究所清洁能源实验室

铜锌锡硫硒(CuZnSn（S,Se）,CZTSSe)太阳电池近年来发展迅速,研究表明,继续提升CZTSSe电池效率的关键在于提高CZTSSe的晶体质量。然而,CZTSSe结晶生长的硒化过程目前仍是短板。因此,对前驱薄膜硒化过程的动力学研究尤为重要。本研究中,... 详细信息

铜锌锡硫硒(CuZnSn（S,Se）,CZTSSe)太阳电池近年来发展迅速,研究表明,继续提升CZTSSe电池效率的关键在于提高CZTSSe的晶体质量。然而,CZTSSe结晶生长的硒化过程目前仍是短板。因此,对前驱薄膜硒化过程的动力学研究尤为重要。本研究中,我们改变了以往的硒化温度时间设置,对于硒化过程的三阶段温度以及时间策略都进行了探究,研究发现,在CZTSSe的形成过程中较高的温度会加速CZTS前驱体向锌黄锡矿CZTSSe的相转变,但在随后的晶体生长阶段会导致CZTSSe晶粒熟化过度。相比之下,较低的温度使CZTSSe薄膜表面平整致密。最终通过高低温以及硒化时间的协同作用来促进CZTSSe相的形成,改善CZTSSe的晶体生长获得更好的表面微观结构,使得最终薄膜具有更高的电荷传输能力使得器件的短路电流得到提升,同时能够获得更多的有益点缺陷态以及更优的界面能带结构,最终,我们获得了效率为14.58%的CZTSSe电池。

关键词： CZTSSe Selenization

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咪唑衍生物钝化缺陷以实现高性能太阳能电池

咪唑衍生物钝化缺陷以实现高性能太阳能电池

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第十一届新型太阳能材料科学与技术学术研讨会

作者：陈子靖李一明石将建罗艳红李冬梅孟庆波中国科学院物理研究所清洁能源实验室

钙钛矿太阳能电池的光电转换效率已超越26%,接近传统晶体硅电池水平,但稳定性问题仍是其商业应用的瓶颈。当前,界面稳定性问题仍是钙钛矿太阳能电池所面临的一项重大挑战。本研究采用了一种新颖的渗透性修饰技术,利用一种咪唑衍生物对FA... 详细信息

钙钛矿太阳能电池的光电转换效率已超越26%,接近传统晶体硅电池水平,但稳定性问题仍是其商业应用的瓶颈。当前,界面稳定性问题仍是钙钛矿太阳能电池所面临的一项重大挑战。本研究采用了一种新颖的渗透性修饰技术,利用一种咪唑衍生物对FAPbI与spiro-OMeTAD的界面进行优化处理。该修饰策略通过电子离域π-π自组装增强了界面修饰效果,提升了钙钛矿薄膜和整个器件的稳定性。通过这种修饰策略,钙钛矿太阳能电池的光电转换效率提升至25.3%,且几乎完全消除了迟滞现象。在经过1000小时最大功率点的连续运行后,电池仍能维持初始功率的91%,且在室温下存放超过5000小时后仍保持稳定。这种修饰策略显著提高了钙钛矿太阳能电池的光电性能和稳定性。

关键词：钙钛矿太阳能电池空穴传输层界面修饰稳定性

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多重界面工程实现高效率全溶液法铜锌锡硫硒太阳能电池

多重界面工程实现高效率全溶液法铜锌锡硫硒太阳能电池

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第十一届新型太阳能材料科学与技术学术研讨会

作者：楼立诚石将建吴会觉罗艳红李冬梅孟庆波中国科学院物理研究所

为进一步提升CZTSSe电池性价比,开发低成本的全溶液法制备是一种可行且有前景的策略。基于ZnO纳晶与银纳米线组成的复合薄膜是替代传统ZnO/ITO窗口层的最佳候选材料。然而,低维纳米结构丰富的界面存在严重的缺陷和能级匹配问题,限制器... 详细信息

为进一步提升CZTSSe电池性价比,开发低成本的全溶液法制备是一种可行且有前景的策略。基于ZnO纳晶与银纳米线组成的复合薄膜是替代传统ZnO/ITO窗口层的最佳候选材料。然而,低维纳米结构丰富的界面存在严重的缺陷和能级匹配问题,限制器件性能。为此,本工作系统研究了ZnO纳晶/银纳米线复合窗口层各界面对于CZTSSe电池性能的影响机制,提出了多界面协同调控策略:(1)引入聚丙烯酸层作为表面粘合剂,构建保形ZnO纳晶层,以隔绝银线与衬底CdS的接触,避免腐蚀;(2)氨甲基膦酸分子在ZnO纳晶表面引入电偶极子,通过场效应钝化表面缺陷;(3)偶极子产生的界面电场消除了ZnO纳晶/银纳米线界面的载流子转移势垒,加速电荷收集。最终,全溶液法制备的CZTSSe太阳能电池实现了14.34%的全面积效率,同时基于柔性钼箔的器件效率也达到了13.12%,均为目前报道的最高效率之一。本工作为铜锌锡硫硒领域提供了经济且高效的研究平台,也为铜锌锡硫硒电池未来商业化生产提供了强有力的基础。

关键词： CZTSSe 全溶液法银纳米线 ZnO纳晶

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弯月面调控的刮涂工艺用于高效率α-FAPbI3钙钛矿模块

弯月面调控的刮涂工艺用于高效率α-FAPbI3钙钛矿模块

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第十一届新型太阳能材料科学与技术学术研讨会

作者：黄纯杰余炳成谭善石将建吴会觉罗艳红李冬梅孟庆波中国科学院物理研究所清洁能源实验室

在过去的十年里,钙钛矿太阳能电池取得了显著的进步,成为一类很有商业化前景的光伏器件,实现大面积、高效率的钙钛矿模块是实现商业化的关键。迄今为止,基于α-FAPbI小面积的钙钛矿太阳能电池已实现了26.1%的认证效率[1]。但相应的FAPb... 详细信息

在过去的十年里,钙钛矿太阳能电池取得了显著的进步,成为一类很有商业化前景的光伏器件,实现大面积、高效率的钙钛矿模块是实现商业化的关键。迄今为止,基于α-FAPbI小面积的钙钛矿太阳能电池已实现了26.1%的认证效率[1]。但相应的FAPbI钙钛矿模块效率却很低。主要原因是难以获得大面积、高质量FAPbI钙钛矿薄膜。针对上述问题,本研究利用溶剂工程,发展了一种适合于刮涂法制备大面积FAPbI钙钛矿薄膜的高浓度前驱溶液,并进一步通过控制风刀的方向和流速,对弯月面的形貌和厚度进行调控,成功获得了具有大晶粒尺寸、优异的晶体取向和高均匀性的α-FAPbI薄膜。在此基础上,实现了对钙钛矿薄膜厚度的调控。我们最终实现了小面积（0.09 cm）25.31%和微型模块（12.4 cm）23.34%的效率,模块认证效率为23.09%。这种方法为大规模生产高质量α-FAPbI钙钛矿薄膜和高性能钙钛矿模块提供了一个有效的途径。

关键词：钙钛矿高效率模块弯月面

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通过体相缺陷钝化得到高效稳定的钙钛矿太阳能电池

通过体相缺陷钝化得到高效稳定的钙钛矿太阳能电池

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第十一届新型太阳能材料科学与技术学术研讨会

作者：蒋诗雨陈子靖李一明石将建罗艳红李冬梅孟庆波中国科学院物理研究所清洁能源实验室

钙钛矿太阳能电池因其优异的光电特性和低廉的成本得到了广泛的关注。近年来,钙钛矿太阳能电池获得了迅猛发展,其光电转换效率已经超越26%,接近晶硅电池的水平。然而,由于钙钛矿多晶生长的特性,钙钛矿薄膜不可避免地存在大量缺陷。这些... 详细信息

钙钛矿太阳能电池因其优异的光电特性和低廉的成本得到了广泛的关注。近年来,钙钛矿太阳能电池获得了迅猛发展,其光电转换效率已经超越26%,接近晶硅电池的水平。然而,由于钙钛矿多晶生长的特性,钙钛矿薄膜不可避免地存在大量缺陷。这些缺陷会成为非辐射复合中心,影响载流子输运,从而严重影响器件的效率和稳定性。本研究通过在体相中添加一种咪唑类化合物,改善了钙钛矿层的结晶,降低了钙钛矿薄膜的缺陷密度。通过这种体相钝化的策略,钙钛矿太阳能电池的光电转换效率提升至26.2%,稳定性也得到了显著提升。

关键词：钙钛矿太阳能电池缺陷钝化高效率稳定性

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交联空穴传输层制备稳定反结钙钛矿太阳能电池

交联空穴传输层制备稳定反结钙钛矿太阳能电池

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第十一届新型太阳能材料科学与技术学术研讨会

作者：秦歆如谭承宇李祥高石将建吴会觉罗艳红李冬梅孟庆波中国科学院物理研究所清洁能源实验室天津大学化工学院

近年来反式钙钛矿电池器件受到了广泛的关注,器件的功率转化效率（PCE）提升突破26%。反式器件成本更低、更适合商业化,同时,反式电池结构更加适合于制备叠层电池的顶电池,是目前钙钛矿太阳能电池的主流研究方向。空穴传输层（HTM）是... 详细信息

近年来反式钙钛矿电池器件受到了广泛的关注,器件的功率转化效率（PCE）提升突破26%。反式器件成本更低、更适合商业化,同时,反式电池结构更加适合于制备叠层电池的顶电池,是目前钙钛矿太阳能电池的主流研究方向。空穴传输层（HTM）是反式钙钛矿太阳能电池的重要组成部分。目前,自组装单分子层（SAMs）具有寄生吸收小、制备工艺简单、成本低、高PCE等优点,自从被引入钙钛矿太阳能电池就备受关注,但是SAMs应用于大面积器件时,容易出现漏电现象,导致填充因子降低,影响器件效率。采用聚合物替代SAMs层,将有助于大面积制备和降低成本。商品化的PTAA的无序性和较差的浸润性限制了其进一步的发展。这里,我们将一种三苯胺结构交联空穴材料V-p-TPD引入反式器件中。通过紫外光-热协同引发,实现在较低温度下交联聚合。所得到的聚合物空穴传输层具有优异的的热稳定性、耐溶剂性、表面浸润性好的优点。基于V-p-TPD薄膜反结钙钛矿太阳能电池最高PCE超过21%。

关键词：钙钛矿反结交联型空穴传输层

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