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按需刘易斯基地策略提高了钙钛矿太阳能电池的效率和稳定性

2025-05-04 12:10:01 英文原文
An on-demand Lewis base formation strategy to boost the efficiency and stability of perovskite solar cells
SE分子的按需形成对CS和RB的钙钛矿膜结晶的影响。信用:自然纳米技术(2025)。doi:10.1038/s41565-025-01900-9

太阳能电池基于钙钛矿,具有特征性晶体结构的材料,首先在泰坦矿矿物钙中推出(catio3),成为常规硅光伏的一种有希望的替代品。这些材料的关键优势是它们可以产生高功率转化效率(PCE),但它们的生产成本可能较低。

钙钛矿膜可以以不同的结构形式存在,也称为阶段。一个是所谓的±阶段(即光活性黑相),这是有效吸收光和电荷载体的最佳相。另一方面,相是一个中间相,其特征是不同原子排列和降低光效率。

托莱多大学,西北大学,康奈尔大学和其他机构的研究人员最近引入了一项新战略,以控制结晶过程-基于,在促进其过渡到±阶段的同时稳定相。他们提出的方法,在自然能量,可以按需在钙钛矿上形成刘易斯碱基以优化结晶,从而提高太阳能电池的效率和稳定性。

“在Fapbi的制造中3刘易斯基地基于基于钙钛矿太阳能电池在促进所需光伏的±阶段的形成方面起着至关重要的作用。”

“但是,它们的作用存在固有的矛盾:它们必须强烈结合以稳定中间的 - 阶段,但弱结合以快速去除以实现相变和晶粒的生长。为了解决这一冲突,我们引入了一种按需的Lewis Lewis基础基本分子形成策略。”

An on-demand Lewis base formation strategy to boost the efficiency and stability of perovskite solar cells
SE分子的按需形成对FAPBI3钙钛矿膜形成的影响。学分:Fu等。(自然纳米技术,2025年)。

可靠地控制在用于光伏的钙钛矿制造过程中,FU,Sun及其同事使用了含有刘易斯酸的有机盐。这些盐去质子酸盐以在所需的时间生产刘易斯基地,但也可以将它们转换为盐,并在其目的一旦就可以轻松去除。

研究人员在一系列测试中评估了他们提出的策略的潜力,并发现他们能够最佳结晶。3 。发现它们的方法可提高薄膜的质量,从而确保A位置阳离子均匀和垂直分布,同时也产生更大的晶粒尺寸和更少的空隙。

该团队使用了使用方法制造的钙钛矿膜来制造太阳能电池,然后测试了这些电池的性能。他们的结果非常令人鼓舞,因为这些细胞达到了长时间连续运行后保持良好的功率转换效率。

福斯及其同事写道:“掺入半迦济盐酸盐的钙钛矿太阳能电池的效率为26.1%,国家可再生能源实验室认证的准稳态效率为25.33%。”“这些单元在85°C下在最大功率跟踪下运行1,000 h后保留了96%的初始效率。此外,孔径为11.52 cm的微型模块2达到21.47%的效率。”该团队的刘易斯基地形成策略很快就可以应用于其他钙钛矿材料,有可能促进基于钙钛矿的太阳能电池的发展及其未来的现实世界部署。

作为研究的一部分,FU,Sun和他们的同事使用了含刘易斯酸盐的盐盐盐酸盐,但可以使用任何其他含有低酸解离常数的盐的盐来复制它们的方法。

更多信息:Sheng Fu等人,刘易斯碱基的按需形成,可有效且稳定的钙钛矿太阳能电池,自然纳米技术(2025)。doi:10.1038/s41565-025-01900-9。©2025科学X网络

引用

按需刘易斯基础形成策略提高了钙钛矿太阳能电池的效率和稳定性(2025年5月4日)检索2025年5月5日来自https://techxplore.com/news/2025-05-demand-lewis-lewis-base-formation-strategy.html

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摘要

研究人员已经制定了一种通过按需形成刘易斯碱基来控制基于钙钛矿的太阳能电池中结晶过程的策略,从而稳定δ相并促进了其向α相的过渡。这种方法优化了FAPBI3钙钛矿膜的形成,从而提高了它们的质量和效率。用这些优化的钙钛矿制成的太阳能电池的功率转化效率为26.1%,在85°C下连续运行1,000小时后,保持了96%的效率。该方法可能会推动基于钙钛矿的太阳能电池在现实世界应用中的部署。