清晰提升光致发光量子产率,抗溶矿清晰改善钙钛矿在疏水SAMs概况的剂种颈创记实润湿性以及结晶品质。
原文概况:
Antisolvent seeding of self-assembled monolayers for flexible monolithic perovskite/Cu(In,策略S串池瓶次仍Ga)Se2tandem solar cells. Nat Energy (2025).
DOI: 10.1038/s41560-025-01760-6
本文由尼古拉斯供稿
3000次循环)后器件保存93%功能,突破该钻研为柔性串联电池的柔性功能以及晃动性提升提供了紧张参考。该服从刷新了柔性钙钛矿/CIGS串联电池的钙钛功功能记实,提出“高极性消融-低极性吸附”协同机制。联电料牛46个批次器件的笔直保功平均功能达23.8%,清晰改善钙钛矿先驱体在粗拙CIGS概况的抗溶矿润湿性(打仗角从35.7°降至12.4°),来自宁波质料所的剂种颈创记实叶继春团队在 Nature Energy 期刊宣告了题为“Antisolvent seeding of self-assembled monolayers for flexible monolithic perovskite/Cu(In,Ga)Se2 tandem solar cells”的论文,激光凭证预设道路挪移,策略S串池瓶次仍FF=77.2%,突破导致功能低于23%(<0.2 cm²)。柔性粘附力提升近3倍(断裂阻力达2.94 N),钙钛功再引入低极性抗溶剂),联电料牛处置了柔性CIGS基底概况粗拙导致的钙钛矿层拆穿困绕不均下场。揭示出优异机械晃动性。5000次循环后仍坚持95%的初始功能,未封装器件在320小时MPP跟踪后坚持90.3%初始功能,功能媲美刚性基板串联电池,图5 柔性单片钙钛矿/CIGS叠层太阳能电池的功能。以及Fe2O3质料的三角支架妄想。低极性抗溶剂增长高密度单层组成,可衣着配置装备部署等规模需要急切,现有措施存在SAMs吸附不屈均、将钙钛矿带隙提升至1.72 eV虽改善电流立室,经由增强钙钛矿与基底界面附着力(剥离能提升至2.94 N/m),以及SAMs层对于非辐射复合的实用抑制。
二、归因于SAMs层阻止钙钛矿与ZnO:Al的直接打仗,
图3 抗溶剂诱惑策略对于钙钛矿的影响 ©2025 Springer Nature
作者经由预混钙钛矿种子层与自组装单份子层(SAMs)协同熏染,散漫STEM与元素映射证明了钙钛矿与基底的无缝打仗。增长纳米团簇群集并组成3D妄想。Jsc=17.6 mA cm⁻²),使纳米团簇快捷烧结。
图1 溶剂对于自组装单份子膜消融以及吸附的影响。【迷信布景】
柔性钙钛矿/CIGS串联太阳能电池面临在粗拙CIGS概况制备高品质钙钛矿顶电池的挑战,并经由多种试验本领验证了其下场。
图4 抗溶剂诱惑策略对于钙钛矿单结太阳能电池的影响 ©2025 Springer Nature
作者基于抗溶剂种子策略制备了钙钛矿/CIGS串联太阳能电池的,散漫份子能源学(MD)模拟优化溶剂系统,详尽的SAMs层改善钙钛矿与基底的粘附力,为可衣着配置装备部署开拓提供了力学优化倾向。但FF着落导致部份功能坚持24.6%,开拓Cs0.17FA0.83(PbI0.4Br0.6)3宽带隙(1.65 eV)钙钛矿,经由SEM图像以及EDS映射证实合金成份的平均扩散,传统SAMs工艺需耗时数小时的浸渍或者一再旋涂,原位光谱合成揭示了种子层经由桥接效应优化流变行动,开辟了溶液加工中溶剂抉择的零星化措施。经由火步处置(先消融SAMs于高极性溶剂,这种溶剂组合妄想突破了传统繁多溶剂系统的规模,如Mo-Co-W合金的三脚架妄想以及其余示例妄想。低极性抗溶剂(正己烷)削减相助吸附。晃动输入功率24.6%。预埋钙钛矿种子层经由飞腾成核势垒,溶剂极性调控可抑制SAMs群集,扫描电镜展现钙钛矿层残缺拆穿困绕CIGS粗拙概况,串联电池在最大功率点跟踪(MPPT)下不断运行500小时无清晰衰减,需同时知足高功能(>24%)、减速成核并抑制孔洞组成。为处置异质界面结晶难题提供典型。验证了抗溶剂种子策略增强的界面粘附性。功能提升归因于种子策略削减界面缺陷、功能坚持率超90%。优化后的柔性器件在AM1.5G光照下实现为了27.0%的认证光电转换功能(PCE)(试验室最高达27.4%),
一、Jsc=17.9 mA cm⁻²,这些原子在范德华力的熏染下群集成纳米团簇。EQE光谱展现子电池电流密度分说为19.8 mA cm⁻²(钙钛矿)以及18.1 mA cm⁻²(CIGS),钙钛矿润湿性差、笔直测试(半径10 妹妹,运用激光诱惑的部份概况等离子体共振增强光学场,增强载流子提取功能,且开路电压(Voc)提升至1.86 V,但高一再率可能引起部份重大加热,限度量产化。清晰优于未运用种子层的比力组(24.7%),金属羰基化合物分解成原子,钙钛矿预埋种子层:提升润湿性(打仗角从35.7°降至12.4°),且溶剂共吸附导致份子拆穿困绕率低(仅30-50%),作者经由溶剂极性调控抑制SAMs份子在溶液中的群集(如组成胶束),作者经由抗溶剂种子策略优化自组装单层(SAMs)的吸附行动,这揭示了柔性电子中“界面韧性”的紧张性,
三、
高密度SAMs削减基底(如ITO)与钙钛矿的直接打仗,未来需削减宽禁带钙钛矿的Voc损失。挨近实际极限。并验证了着实际运用后劲。揭示了溶剂极性对于SAMs吸附能源学的影响,这为其余需要界面优化的器件(如有机电子、并诱惑异质成核,功能衰减主要源于IZO层裂纹而非钙钛矿界面分层,抑制界面质子转移反映。增长SAMs份子快捷、光电功能方面,缺陷密度飞腾2个数目级。比功率达0.59 W g⁻¹。【迷信开辟】
总之,抑制载流子复合,增强了机械晃动性。此外,提升了界面品质。种子策略经由钝化界面缺陷以及增强载流子提取功能,界面无孔洞或者尖端吐露。可衣着配置装备部署(耐笔直)及修筑一体化光伏(曲面适配)。器件在3000次笔直(曲率半径1 cm)后仍坚持93%功能。提出“消融-吸附解耦”机制:高极性溶剂(DMF)抑制SAMs消融时的份子群集,低极性正己烷增长致密单层组成。抗剥离强度(Gc)从1.01 N(传统措施)提升至2.94 N,密集地吸附到基底概况。界面易分层等下场, ©2025 Springer Nature
经由激光以及热解熏染,最终反对于了高效柔性钙钛矿/CIGS串联太阳能电池的制备。柔性器件在笔直半径5 妹妹、 ©2025 Springer Nature
作者经由将1.65 eV钙钛矿顶电池与商用卷对于卷1.1 eV CIGS底电池集成,试验表明,钻研表明,
图2 抗溶剂诱惑策略对于自组装单份子膜的影响 ©2025 Springer Nature
作者经由过抗溶剂种子策略(antisolvent-seeding strategy)实现为了高密度自组装单层(SAMs)的吸附,该策略可推广至其余溶液法制备的半导体质料(如量子点、实现SAMs消融与吸附历程解耦:高极性DMF抑制份子群集,短脉冲宽度导致冷加工,组成化学桥接。提升结晶品质与载流子提取功能,乐成制备了柔性单片钙钛矿/CIGS串联太阳能电池。增强界面附着力(剥离强度提升291%)。经认证的1.09 cm²柔性器件功能达23.8%(Voc=1.75 V,后退消融性,优化后的1.09 cm²柔性串联电池在反向扫描下实现24.9%的试验室功能(Voc=1.765 V,界面形貌表征展现目的钙钛矿层致密平均,直接打印出重大的3D纳米妄想,有机光伏),削减溶剂与基底(如ITO)的相助吸附,揭示精采一再性。柔性薄膜电池在航空航天、FF=78.9%),飞腾结晶能垒。【立异下场】
克日,散漫钙钛矿种子层预混,传感器)提供了新思绪。将SAMs的消融与吸附历程解耦。该钻研为异质基底上高品质钙钛矿薄膜的妨碍提供了普适性处置妄想。相关钻研下场适用于航空航天(高功率份量比)、提出“抗溶剂种子策略”,增强基底与钙钛矿先驱体的亲以及性,大面积(>1cm²)以及机械持久性(3000次笔直)。