宁波材料所在柔性钙钛矿/铜铟镓硒叠层太阳电池研究方面取得进展

2025年04月21日 13:31:06 人气: 9044 来源: 中国科学院宁波材料技术与工程研究所

　　【仪表网研发快讯】柔性钙钛矿/铜铟镓硒(CIGS)叠层太阳电池因其兼具钙钛矿优异的光电性能和CIGS出色的机械柔韧性，在轻质柔性化光伏领域展现出广阔的应用前景。然而，该体系面临的关键科学问题在于，粗糙的CIGS底电池表面会导致钙钛矿活性层难以实现均匀覆盖，同时传统自组装单分子(SAMs)空穴传输材料易发生团簇和界面脱附现象，这些因素严重制约了叠层器件(尤其是大面积器件)的光电转换效率和长期稳定性。因此，开发适用于粗糙表面的钙钛矿顶电池均匀生长技术，成为实现高效稳定柔性钙钛矿/CIGS叠层电池亟待解决的核心难题。

　　近期，中国科学院宁波材料技术与工程研究所硅基太阳能及宽禁带半导体团队在叶继春研究员的带领下，在前期钙钛矿叠层太阳电池研究的基础上(Nat. Energy 2023, 8, 1250; Joule 2022, 6, 2644; Nat. Commun. 2023, 14, 2166; Adv. Mater. 2023, 35, 2211962; Adv. Mater. 2024, 36, 2311501; Adv. Mater. 2025, 37, 2416530; Nano-Micro Lett. 2025, 17; Sci. Bull. 2024, 69, 1887; Adv. Energy Mater. 2025, 15, 2403021; Adv. Energy Mater. 2025, 15, 2405675; ACS Energy Lett. 2024, 9, 4018)，在高效钙钛矿/CIGS叠层电池领域取得了新进展。团队开发了一种反溶剂种子层策略，解耦SAMs吸附与溶解过程，并同步整合钙钛矿晶种诱导生长。其中在溶解过程中，高极性溶剂可抑制SAMs中团簇，在吸附过程中，低极性反溶剂可为SAMs吸附提供良好的热力学环境。通过引入预混晶种层，可提升钙钛矿的润湿性、结晶质量和界面粘附力。最终实现了1 cm2认证效率为23.8%的柔性钙钛矿/CIGS叠层太阳电池，在连续工作320小时后仍保持90%以上初始性能，并可在1厘米弯曲半径下耐受3000次弯折循环。

　　相关成果以“Antisolvent seeding of self-assembled monolayers for flexible monolithic perovskite/Cu(In,Ga)Se tandem solar cells”为题发表于Nature Energy (DOI:10.1038/s41560-025-01760-6)期刊，宁波材料所应智琴副研究员为论文第一作者，杨熹副研究员和叶继春研究员为论文通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划(2024YFB3817304)、国家自然科学基金(62204245、U23A200098)、浙江公益基金白马湖联合基金(LBMHD24E020002)、浙江省重点研发计划(2024C01092、2025C01154)、宁波市重点研发计划(2023Z151、2024QL037)和宁波材料所所长基金(2022SZKY0307)等项目的支持。

关键词：柔性钙钛矿/铜铟镓硒叠层太阳电池

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