北京
主要内容
钙钛矿太阳能电池组件的规模化制备，仍是将实验室高转化效率推向工业化生产的核心挑战。空穴传输层（HTLs）与钙钛矿薄膜之间的埋底异质界面，更是决定这类器件效率与稳定性的关键核心因素。尽管自组装单分子层（SAMs）已让旋涂法制备的钙钛矿太阳能电池实现创纪录的光电转换效率（PCE），但规模化刮涂工艺往往会因结晶过程中的应力累积导致界面退化，还会在自组装单分子层 / 钙钛矿界面处形成微米级纳米间隙 —— 这种埋底异质界面的不稳定性，会引发非辐射复合加剧、机械分层及机械退化等连锁问题，最终严重制约器件的稳定性与效率上限。
针对这一行业关键痛点，南京大学肖科、李禄东、谭海仁等人组成的研究团队系统探明了埋底界面失效的机理根源，并在自组装单分子层表面创新性提出一种埋底集成钝化纳米结构（BIPN）。该结构以无机二氧化硅（SiO₂）纳米球（无机氧化物纳米颗粒）为机械增强体，以有机 4 - 氟苯乙基氯化铵（4F-PEACl）分子为化学钝化剂与稳定剂，钝化分子的配体通过氢键锚定在纳米球球形表面。这种设计可同步实现四大核心功效：缓解界面应力、最大程度抑制纳米级间隙产生、减少缺陷形成，同时显著增强埋底界面的化学稳健性与结构稳定性。
这一机械 - 化学协同强化策略成效显著：刮涂法制备的钙钛矿太阳能电池实现 26.0% 的光电转换效率，经认证效率达 25.7%，性能可与旋涂法制备的器件相媲美；有效孔径面积 20.25 平方厘米的规模化微型组件，效率达到 22.5%，且在国际有机光伏稳定性峰会（ISOS）L-1 测试条件下持续光照 2100 小时后，器件未出现任何衰减（衰减可忽略不计）；有效孔径面积达 804 平方厘米的大面积子组件，效率也实现 20.2%，充分印证了 BIPN 策略的工业化规模化应用潜力。
肖科、李禄东、谭海仁团队的这项研究，不仅为规模化钙钛矿光伏器件的埋底界面退化问题提供了关键机理解释，还为制备兼具机械与化学增强性能的太阳能电池组件提供了普适性技术方案，更为钙钛矿太阳能电池的工业化落地筑牢了材料与结构设计的核心基础，推动该领域向规模化实用化迈出重要一步。
文献信息
Buried heterointerface reinforcement with passivation-integrated nanostructures for efficient and stable perovskite solar modules
Jin Wen,Yuxuan Liu,Yinke Wang, Guihao Wang,Ningchong Zheng，Wennan Ou，Jinyan Guo，Jiajia Hong，Yijia Guo， Wenchi Kong，Anh Dinh Bui，Haowen Luo，Hieu Nguyen， Yuefeng Nie， Ke Xiao，Ludong Li，Hairen Tan
https://www.cell.com/joule/abstract/S2542-4351(25)00393-9
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