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四川大学彭强、吴义辉团队研究表明,在大面积衬底上制备结晶均匀、质量优异的钙钛矿薄膜,是钙钛矿太阳能电池(PSCs)实现从实验室小试走向工业化量产的核心前提。该工作选取电子效应各异的多氟芳烃分子,对钙钛矿结晶动力学行为进行系统调控。研究发现,含强吸电子氰基的3,4,5-三氟苯甲腈(TFBN)能够构筑缺电子共轭体系:一方面可增强与碘离子(I⁻)间的阴离子-π相互作用,另一方面能与铅离子(Pb²⁺)晶格骨架形成强配位作用。辅以分子间氢键的协同效应,TFBN可提升有效成核势垒,将瞬时快速成核转变为可控、均一的晶体生长过程。
基于该多维协同调控策略,本工作制备得到无针孔钙钛矿薄膜,薄膜内部非辐射复合被大幅抑制。经TFBN改性的小面积器件(采光孔径面积0.09cm²)最优光电转换效率(PCE)可达27.01%,非辐射电压损耗低至55mV。该分子调控策略兼具优异的放大制备能力:1cm²采光孔径电池效率25.56%;14.63cm²有效活性面积模组效率24.51%;58.51cm²大尺寸模组效率仍可达21.05%。同时,所得器件在最大功率点持续追踪、热老化应力测试下均具备更优异的长期工作稳定性。
综上,四川大学彭强、吴义辉等人提出的这种多作用协同调控策略,为大面积制备高效率、高稳定性钙钛矿光伏器件提供了分子层面的设计理论依据。
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文献信息SynergisticCrystallizationRegulationbySubstituentElectronicEffectsofPolyfluoroarenesTowardLargeAreaPerovskiteSolarModuleFabrication
TianZhang,XinChen,QiWang,YingyingWang,BenFan,WeiHui,LinSong,XiaopengXu,YihuiWu,QiangPeng
https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.74469
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