暨南大学物理与光电工程学院（理工学院）新能源技术研究院教授麦耀华、研究员郭飞团队与合作者，研究揭示了前驱体溶剂对钙钛矿结晶动力学的关键调控机制，阐明了配位竞争与过饱和速率平衡对薄膜成核与生长过程的影响规律。相关成果近日发表于《能源与环境科学》（Energy & Environmental Science）。
钙钛矿太阳电池光伏性能及稳定性。研究团队供图
钙钛矿太阳能电池作为新一代光伏技术，因制造成本低、光电转换效率高而备受瞩目。目前，实验室采用旋涂法制备的小面积电池效率已接近晶硅太阳能电池，但如何实现高效率电池的规模化制备，仍是钙钛矿光伏产业化的重要挑战。大面积组件与小面积器件的效率差异，主要源于钙钛矿薄膜沉积时截然不同的结晶动力学，不可控的结晶过程易使薄膜产生大量微观和宏观结构缺陷。
在国家自然科学基金等项目的资助下，研究团队在广泛使用的N,N-二甲基甲酰胺：二甲基亚砜（DMF:DMSO）溶剂体系中引入少量N-甲基-2-吡咯烷酮（NMP），巧妙平衡了结晶过程中的过饱和速率与溶剂配位能力。研究表明，引入的NMP可削弱DMSO与碘化铅的强配位能力，促进前驱体湿膜中溶剂快速解离，利于α相成核；同时，NMP的高沸点特性延缓了湿膜干燥速率，避免过饱和度过高导致无序成核和剩余溶剂被困于中间相膜内部。
基于该结晶调控策略，团队最终制备出致密、晶粒大、缺陷少且埋底无孔洞的高质量钙钛矿薄膜。小面积（0.09平方厘米）钙钛矿太阳能电池光电转换效率达25.38%，开路电压高达1.19V；未封装的电池在惰性氛围中运行1000小时后，仍保持87%的初始效率，展现出优异的长期稳定性和运行耐久性。
为进一步验证结晶调控策略的可扩展性，研究团队与广东脉络能源科技有限公司合作，制备出面积为21.84平方厘米的组件，效率达23.22%。该效率在目前已报道的同类型组件中位居前列，显著缩小了实验室电池与大面积组件之间的效率差距。
该研究不仅为钙钛矿薄膜的可控制备提供了科学依据，也为实现钙钛矿光伏从实验室走向规模化制备提供了普适性技术解决方案。
相关论文信息：https://doi.org/10.1039/d5ee03888j
近日，太阳能光电转化与利用全国重点实验室、我所太阳能研究部（DNL16）李灿院士、刘劼玮副研究员等，在钙钛矿太阳电池晶面调控研究中取得新进展。研究团队提出“溶剂–添加剂级联调控”（Solvent–Ad......
在国家自然科学基金等项目的资助下，暨南大学物理与光电工程学院（理工学院）新能源技术研究院教授麦耀华团队联合广东脉络能源科技有限公司在高效率全钙钛矿叠层电池研究方面取得重要进展。相关成果近日发表于《先进......
暨南大学物理与光电工程学院（理工学院）新能源技术研究院教授麦耀华、研究员郭飞团队与合作者，研究揭示了前驱体溶剂对钙钛矿结晶动力学的关键调控机制，阐明了配位竞争与过饱和速率平衡对薄膜成核与生长过程的影响......
据最新一期《科学》杂志报道，一个国际光伏科研团队在钙钛矿-硅叠层太阳能电池产业化进程中取得重要进展。他们首次在工业主流的硅底电池纹理化结构上，实现了钙钛矿顶电池的高质量钝化处理，并将电池光电转换效率提......
记者9月5日从中山大学获悉，由中国科学院院士、该校柔性电子学院首席科学家黄维和柔性电子学院讲座教授秦天石领衔的科研团队，在钙钛矿太阳能电池领域取得关键性进展，不仅深度剖析了该电池在真实昼夜循环运行时的......
近年来，钙钛矿太阳能电池因高效率与低成本潜力，成为光伏领域的研究热点。特别是，二维/三维钙钛矿异质结构的快速发展，为器件性能提升提供了新思路。常用的表面钝化分子化学活性较高，易扩散进入三维钙钛矿体相，......
日前，浙江大学光电科学与工程学院/海宁国际联合学院狄大卫教授、邹晨研究员和赵保丹教授团队研制了世界上第一个电驱动钙钛矿激光器。这是一个包含两个光学微腔的“双腔”激光器，它将低阈值钙钛矿单晶微腔子单元与......
记者10日从昆明理工大学获悉，该校研究人员开发出一种新型晶界稳定技术，成功解决了钙钛矿太阳能电池长期面临的效率与稳定性瓶颈问题，为高效太阳能电池的产业化应用提供了关键支撑。这一成果近日发表在国际期刊《......
近日，中国科学院大连化学物理研究所副研究员宋月锋等联合复旦大学教授汪国雄团队、美国佐治亚理工学院教授刘美林团队，在固体氧化物电解池阳极高温析氧反应研究方面取得进展。合作团队聚焦钙钛矿阳极A位离子有序性......
近日，我所能源催化转化全国重点实验室碳基资源电催化转化研究组（523组）宋月锋副研究员等，联合复旦大学汪国雄教授团队、美国佐治亚理工学院刘美林院士团队，在固体氧化物电解池（SOEC）阳极高温析氧反应（......