来自香港城市大学的Prof. Alex Jen研究团队共同完成了一项研究：一种双层界面工程技术，旨在提升倒置型钙钛矿太阳能组件的性能和稳定性。Prof. Alex Jen通过结合2D/3D钙钛矿结构和表面偶极子的设计，解决了大面积太阳能组件中常见的问题，如表面缺陷的钝化和能量水平对齐的问题。
摘要
Prof. Alex Jen研究团队通过2D/3D钙钛矿结构和表面偶极子的设计，开发了一种双层界面工程技术，用于提升倒置型钙钛矿太阳能组件的性能和稳定性。具体来说，他们使用了苯乙基铵碘化物（PEAI）和PI来形成2D/3D异质结，并在钙钛矿薄膜表面形成表面偶极子，从而改善了能量水平对齐，降低了陷阱态密度，并提高了对环境压力因素的稳定性。此外，上层的PI层能够在2D/3D钙钛矿表面上形成表面偶极子，优化能量水平对齐。这种双层界面工程能够实现大面积钙钛矿薄膜的均匀表面形态、较低的陷阱态密度以及对环境压力因素的稳定性。最终的器件在小面积上的光电转换效率（PCE）达到25.20%，大面积（1 cm?）的PCE为23.96%，而组件（5×5 cm?，有效面积14.28 cm?）的PCE为23.19%，这些结果在倒置型钙钛矿太阳能组件中处于水平之上。此外，器件在45℃的MPP跟踪1280小时后仍能保持超过93%的初始效率，显示出良好的热稳定性和光稳定性。这项研究为高效、稳定的大面积钙钛矿太阳能电池制造提供了宝贵的见解。
研究目的
本研究旨在通过双层界面工程技术来提升倒置型钙钛矿太阳能组件的性能和稳定性。Prof. Alex Jen研究团队专注于2D/3D钙钛矿结构和表面偶极子的设计，以优化界面特性，从而实现高效、稳定的钙钛矿太阳能电池（PSCs）。研究的重点在于解决大面积太阳能组件中常见的问题，如表面缺陷钝化和能量水平对齐的改善。此外，研究还探索了这种技术在大面积条件下的可扩展性和性能保持，并通过实验和理论分析揭示了界面工程的机制，为未来高性能太阳能电池的制造提供了宝贵的见解。
Fig. 4a: 展示了倒置型PSCs的装置结构，这是一个基本的参考图，用来描述实验中使用的太阳能电池的层叠结构。
Fig. 4b: 显示了具有不同活性面积的PSCs的J-V曲线，这些曲线用来评估太阳能电池的性能，包括开路电压（VOC）、短路电流密度（JSC）、填充因子（FF）和光电转换效率（PCE）。
Fig. 4d, 4e, and Fig. S11: 这些图表展示了经过双层处理的PSCs的光电参数的统计分析，包括PCE、VOC和FF的分布情况，用以证明处理后的装置具有良好的重现性和性能提升。
Fig. 4f: 这张图显示了PEAI和PI溶液浓度对装置性能的影响，通过这个实验，研究人员能够确定最佳的处理条件。
Fig. 5a: 展示了倒置型钙鈦矿太阳能迷你模块的装置结构，这是一个扩展到更大面积的应用。
Fig. 5b: 显示了经过双层处理的迷你模块的J-V曲线，以及一个5 cm × 5 cm迷你模块的照片，用来展示装置的实际大小和性能。
Fig. 5c: 提供了一个统计比较，对比了小於1cm2的装置和大面积钙鈦矿太阳能迷你模块的VOC和FF，展示了双层处理策略在大面积条件下的有效性。
Fig. 5d: 显示了PSCs在65 °C黑暗条件下的PCE随时间的变化，用来评估装置的长期稳定性。
Fig. 5e, 5f: 這些圖显示了在不同溫度條件下（45 °C和85 °C），封装后的装置的最大功率点（MPP）跟踪，用来评估装置在工作条件下的热稳定性。
利用QE-R 太阳光模拟器来模拟标准的太阳光照条件（AM 1.5G）。这些实验帮助研究人员评估了装置在工作条件下的热稳定性。
SS-X太阳光模拟器的AM1.5G滤光片采用先进的等离子沉积技术制成，具有高光谱精度和出色的耐用性，使使用寿命延长叁倍。
研究方法
本研究的核心是通过2D/3D钙钛矿结构和表面偶极子的设计来改善太阳能组件的性能和稳定性。具体方法包括使用苯乙基铵碘化物（PEAI）和PI来形成2D/3D异质结，并在钙钛矿薄膜表面形成表面偶极子。这种方法有助于优化能量水平对齐，降低陷阱态密度，并提高对环境压力因素的稳定性。
主要发现和结论
Prof. Alex Jen研究团队开发了一种双层界面工程技术，通过结合2D/3D钙钛矿结构和表面偶极子的设计，显着提升了倒置型钙钛矿太阳能组件的性能和稳定性。这种技术不仅有效改善了太阳能组件的均匀性和持久性，还解决了表面缺陷钝化和能量水平对齐的问题。研究结果显示，随着有效面积的增加，光电转换效率（PCE）从25.20%到23.96%再到23.19%，损失最小，表明该技术具有良好的可扩展性。此外，研究还揭示了双层界面工程的机制及其对太阳能组件性能的影响，为制造高效、稳定的钙钛矿太阳能电池提供了宝贵的见解。
文献参考自Science_DOI: 10.1016/j.esci.2024.100308
本文章为Enlitech亚洲国产日韩成人综合天堂改写 用于科研学术分享 如有任何侵权 请来信告知
