科技日报记者 赵汉斌
记者19日从昆明理工大学获悉，该校材料科学与工程学院陈江照、于月教授联合多所高校及企业攻关，在反式钙钛矿太阳能电池埋底界面调控领域取得重要突破。国际期刊《自然·通讯》发表了相关成果。
反式钙钛矿电池依托自组装单分子层作为空穴传输层，具备低温制备、成本低廉等优势，是光伏产业重点发展路线。但因其存在自组装分子易团聚、成膜不均匀、钙钛矿薄膜底部缺陷多、附着力弱及界面残余应力等痛点，限制了规模化生产。
针对上述瓶颈，研究团队提出软超分子主客体协同调控策略，引入弱路易斯碱性分子修饰埋底界面。该分子依靠独特碗状空腔结构，同步完成四项关键优化：均匀铺展自组装薄膜消除漏电通道；通过官能团配位填补界面缺陷，减少电能损耗；柔性骨架缓冲热胀冷缩产生的内部应力；双向化学键桥接空穴传输层与钙钛矿吸光层，抑制离子迁移。
经第三方权威认证，小面积单电池光电转换效率达到27.12%；655.2平方厘米的大型光伏组件转换效率稳定至22.25%，大幅缩小实验室器件与量产模组的性能差距。耐久性测试数据显示，在标准太阳光持续照射2125小时后，器件仍保留初始效率的97.4%；85摄氏度、85%高湿度严苛湿热环境老化2000小时后，性能维持原有水平的90.7%，解决钙钛矿电池稳定性短板。
此项成果产学研协同优势突出。研究团队联合光伏企业完成了大面积组件制备，整套修饰工艺兼容现有涂布量产设备，无需大幅改造产线，落地成本可控。该技术可广泛用于建筑光伏一体化半透明幕墙、柔性便携充电设备、新能源汽车车载光伏板、钙钛矿及硅叠层电池等领域。
该研究还首次建立一体化超分子界面调控策略，同步破解效率、稳定性、大面积放大三大行业矛盾，为反式钙钛矿光伏提供普适性解决方案，有助于推动我国低成本高效光伏技术自主化，助力清洁能源产业高质量发展，为实现“双碳”目标提供坚实的科技支撑。
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