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《HZB 科研新突破：新型 SAM 助力锡钙钛矿太阳能电池性能提升》

  • 来源专题：能源情报网监测服务平台
  • 编译者： 郭楷模
  • 发布时间：2025-08-07

  • 在绿色制造领域，太阳能电池技术一直备受关注。钙钛矿半导体作为用于太阳能电池的新型材料，具有极薄柔韧、制造简单、成本低廉且效率极高等优势。然而，钙钛矿太阳能电池要实现大规模市场化，面临两大难题：一是在几十年内稳定性欠佳;二是性能强大的钙钛矿材料含铅，存在毒性问题。


    在此背景下，HZB 正在研究的锡钙钛矿太阳能电池成为一种有趣且无毒的替代品，其稳定性可能优于含铅太阳能电池，还因特殊电光特性，特别适合用于串联和三重太阳能电池。不过，目前锡钙钛矿太阳能电池距离达到铅基钙钛矿的高效率仍有一定差距。

    当前，锡钙钛矿太阳能电池最底层的接触层多采用 PEDOT:PSS 制备，这一工艺不仅繁琐，还会造成损耗。而在铅钙钛矿中，PEDOT:PSS 层可被自组织单分子层(SAM)替代，甚至创造了新的效率纪录。但此前基于 MeO-2PACz 化合物的 SAM 在锡钙钛矿中的实验效果不如 PEDOT:PSS。

    首席研究员 Artem Musiienko 博士与合作伙伴深入分析了使用 MeO-2PACz 作为锡钙钛矿接触层的潜在问题。通过密度泛函理论计算发现，其产生的界面与相邻钙钛矿晶格排列不均匀，导致大量损耗，相关研究发表在《先进能源材料》杂志上。

    为解决这一问题，研究团队开始寻找更适配的自组装单层(SAM)分子。他们发现了含硫官能团的吩噻嗪(缩写为 Th-2EPT)，由立陶宛考纳斯理工大学的 Tadas Malinauskas 博士和 Mantas Mar?inskas 合成。

    实验表明，与 PEDOT 相比，Th-2EPT 能形成结晶度相当的钙钛矿薄膜，尽管晶粒较小。采用 Th-2EPT 制成的 SAM 的锡钙钛矿太阳能电池，性能优于采用 PEDOT 或 MeO-2PACz 制成的对照电池，它可形成极佳界面，最大限度减少复合损失。

    Artem Musiienko 表示：“我们已经证明，通过有针对性的合理分子设计，锡钙钛矿光伏电池的性能可以得到显著提高。”采用 Th-2EPT 的新型锡钙钛矿太阳能电池效率达到 8.2%。这些成果为进一步改进锡钙钛矿界面奠定了基础，也为纯锡钙钛矿叠层太阳能电池的开发铺平了道路。论文第一作者之一 Valerio Stacchini 称：“我们证明更高的性能源于新型 SAM 上生长的钙钛矿的优异光电品质。”

  • 原文来源：https://www.wedoany.com/innovation/19477.html
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