清华大学 电机系研究团队获柔性钙钛矿太阳能电池世界最高效率
2024/04/23
近日,清华大学电机系易陈谊课题组提出了一种通过多功能添加剂减少钙钛矿薄膜缺陷和晶格微应力的策略,实现了单结柔性钙钛矿太阳能电池光电转换效率(PCE)23.6%的世界最高纪录。
有机-无机杂化钙钛矿材料具有光吸收性能优异、加工成本低等优点,制备在柔性基底上的柔性钙钛矿太阳能电池具有轻薄、可赋形、高功率质量比等优点,在可穿戴电子设备、无人飞行器、光伏建筑一体化等领域具有广阔的应用前景,因此获得了学术界和产业界的广泛关注。如何进一步提升柔性器件的光电转换效率和耐弯折性能是其走向实际应用的关键。

柔性钙钛矿电池最高效率发展趋势和添加剂作用机理示意图
该研究中,作者设计了一种琥珀酸盐添加剂加入钙钛矿前驱液中,用以提高钙钛矿薄膜质量和钙钛矿太阳能电池性能。高放大倍率的扫描电子显微观测发现,含有琥珀酸盐添加剂的钙钛矿薄膜形貌显著改善,荧光强度和荧光寿命显著增强,薄膜质量得到了明显提升。进一步的核磁共振(NMR)测试表明,琥珀酸根阴离子中的羧酸基团能与钙钛矿晶格中的甲脒阳离子发生氢键作用,能与未配位的铅原子发生配位作用,同时,琥珀酸盐中的甲胺阳离子还能填充到钙钛矿晶格中的阳离子空位。这些丰富的相互作用使得钙钛矿薄膜中的缺陷态得到抑制,晶格微应力得到缓释,从而使整体钙钛矿薄膜的质量和光电性能得到了明显增强。
通过该方法制备的钙钛矿太阳能电池光电性能优异,在AM1.5G标准光照下刚性的电池器件光电转换效率高达25.4%。在柔性基底上所制备的柔性器件获得了最高23.6%(认证效率22.5%)的光电转换效率,这是迄今报道的单结柔性钙钛矿太阳能电池效率的最高纪录。同时,面积放大到1cm2的柔性器件获得了超过20%的光电转换效率。
值得一提的是,添加剂的加入强化了薄膜晶粒,使钙钛矿薄膜的耐弯折性能得到大幅度的提升,柔性器件在6mm的弯曲半径下弯折10000次仍可保持85%的初始光电转换效率。

添加剂对钙钛矿太阳能电池光电性能的影响(橙色和蓝色分别为添加剂组和对照组)

柔性钙钛矿太阳能电池器件结构与光电性能(橙色和蓝色分别为添加剂组和对照组)
柔性器件效率和耐弯折性能的综合提升展现了柔性钙钛矿太阳能电池走向实际应用的良好前景。这一成果以“多功能琥珀酸盐添加剂实现效率超过23%的柔性钙钛矿太阳能电池”(Multifunctional succinate additive for flexible perovskite solar cells with more than 23% power conversion efficiency)为题发表在《细胞出版集团》(Cell Press)出版的综合性学术期刊 《创新》(The Innovation)上。论文第一作者为电机系2018级博士生李明昊,通讯作者为清华大学电机系副教授易陈谊,合作者包括国家纳米科学中心丁黎明研究员,瑞士苏黎世应用科技大学博士沃尔夫冈·特雷斯(Wolfgang Tress)等。工作得到了国家自然科学基金、电力系统国家重点实验室自主科研项目、国家电网国能生物科研项目的支持。
文章来源清华大学新闻,分享只为学术交流,如涉及侵权问题请联系我们,我们将及时修改或删除。
-
2026年6月优质国际学术会议推荐 7
-
2026年第17届机械与航空航天工程 193
-
2026年先进航空航天技术与卫星应用 324
-
2026资源、化学化工与应用材料国际 1808
-
2026年图像处理与数字创意设计国际 1632
-
2026年机械工程,新能源与电气技术 6095
-
2026年材料科学、低碳技术与动力工 1819
-
2026年艺术、文化产业与数字媒体国 04-29
-
2026年智慧教育、教育研究与文化交 04-29
-
2026年数字社会、公共管理与经济学 04-29
-
2026 政务服务、数字治理与智慧城 04-28
-
2026 制冷技术、暖通设备与环境调 04-28
-
2026 轻工材料、绿色制造与循环利 04-28
-
2026 多语言智能、翻译技术与国际 04-28
-
2026 生物育种、生态种植与现代农 04-28
-
中国科协发布2025年《重要学术12
-
2026年新锐分区(原中科院期刊2595
-
2025年两院院士增选有效候选人4402
-
2025最新JCR分区及影响因子12342
-
好学术:科研网址导航|学术头条分5673
-
2025年国际期刊预警名单发布!5837
-
2025年中科院期刊分区表重磅发20812
-
吉林大学校长张希:学术会议中的提6954
-
二维超导迈斯纳效应探测研究获进展04-29
-
研究发现笼目超导体中多重范霍夫奇04-29
-
二氧化碳加氢制高碳烯烃与航煤馏分04-29
-
靶向特定蛋白互作界面抑制乙肝病毒04-29
-
研究揭示内源信使调控膜损伤与细胞04-29
-
科学家绘制大脑星形胶质细胞转录因04-29
-
上海交大Bio-X研究院石毅与合04-29
-
厦门大学经济学院 23248

-
河南师范大学 18394

-
中国灾害防御协会风险分析专业委员 21401

-
亚太科学与工程研究所 23624

-
西安工业大学 24292

-
陕西省纳米科技学会 24504

-
百奥泰集团 24713

-
湖北民族学院 24439

-
北京乾圆国学文化研究院 8200

-
新疆边塞会议会展服务公司 18354

-
国际工学技术出版协会 8418

-
中国医药教育协会 21202

-
数理科学新理论推广中心实践基地 8304

-
同昕绿源(北京)生物科技股份有限 18360

-
实姓名实姓名实姓名 23175

-
全国卫生产业企业管理协会抗菌产业 21384

-
先进科学与技术研究中心 24375

-
Terrapinn Singap 21298

-
昆明理工大学 23406

-
上海申雅展览有限公司 8897





















1105






































