钙钛矿太阳能电池模块效率再次突破

　　新型钙钛矿薄膜太阳能电池因其高效率、低成本及可柔性化等优势而备受关注。近年来，促进钙钛矿电池产业化，推动其大规模应用，已经提上日程。全溶液的涂布工艺因其可大面积制备、原料利用率高、涂覆速度快、适合流水线操作等优势而成为国内外钙钛矿科研和产业领域的竞争焦点。但是，钙钛矿太阳能电池面临着随着面积放大，其器件效率大幅下降的困境。其主要原因是受大面积电池涂布制备工艺的影响，导致吸收层的均匀性和质量明显下降。针对涂布过程中涉及钙钛矿成核及结晶过程的研究，已经成为进一步提升大面积钙钛矿太阳能电池效率的关键步骤。

　　中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心孟庆波团队一直致力于通过器件物理研究和材料调控开发高性能钙钛矿太阳能电池。在高质量钙钛矿薄膜制备、载流子动力学过程研究、电池效率和稳定性提升、器件无损诊断等方面开展了系统研究。先后发展了界面应力调控、钙钛矿薄膜表界面缺陷钝化、以及钙钛矿层结晶诱导等方法，实现了超过25%光电转换效率，并在电池模块上实现了超过22%（>10 cm2）光电转换效率(Adv. Energy Mater. 2019, 9, 1901352；Adv. Mater. 2020, 20,1907356；Adv. Energy Mater. 2022, 22, 2202799；Joule, 2022, 6, 676)。钙钛矿太阳能电池关键材料与技术已获国家授权发明专利18项。近期，该团队利用全涂布工艺实现了钙钛矿太阳能电池中各功能层制备，通过对钙钛矿吸收层在涂布过程中结晶动力学的调控以及界面缺陷的钝化，实现了高结晶质量的吸收层的制备，制备了高效率钙钛矿电池模块。

　　2023年1月，经中国计量院第三方测试认证，该团队研制的12 cm2钙钛矿太阳能电池模块孔径面积效率为23.09 %，有效面积效率达到24.31 %。这两项效率指标均是当前该领域获得国家认证单位认证的模块最高效率（模块窗口面积大于10 cm2），也是继去年11月份以来，该团队再次打破并刷新原先单结钙钛矿太阳能电池模块的纪录效率。该团队获得该研究进展对于进一步推动钙钛矿太阳能电池的产业化具有重要意义。


图1. 钙钛矿太阳能电池效率认证报告