卜童乐研究员在《Nature Energy》发表钙钛矿太阳能模组合作研究进展

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近日，我校材料复合新技术国家重点实验室卜童乐教授在大面积印刷高效稳定钙钛矿太阳能电池子模块组件的制备技术方面取得重要突破，这一研究工作将钙钛矿太阳能电池模组的尺寸突破到200c㎡以上，这也是继去年在《Science》发表大面积印刷钙钛矿太阳能电池后的又一重大研究进展。研究成果以“Modulating crystal growth of formamidinium-caesium perovskites for over 200c㎡ photovoltaic sub-modules ”为题在国际顶级期刊《Nature Energy》（影响因子60.858）上发表。
太阳能是大自然给予人类的清洁可再生能源，高效利用太阳能是我国实现“双碳”战略目标的关键技术之一。然而传统的晶硅太阳能电池生产成本高，环境污染大，因此进一步开发高效、低成本的新型太阳能电池技术是利用太阳能的关键。钙钛矿太阳能电池由于具有成本低、可溶液加工等特点，是一种具有广阔应用前景的新型光伏技术。当前，钙钛矿电池大面积模组的制备是制约这一新兴光伏技术迈向产业化应用的最大障碍。
        目前大多数的研究进展都是基于尺寸小于100 c㎡的微型组件上，而面向商业化应用面积大于> 200c㎡的子模块组件研究却非常少，主要是由于在放大制造过程中钙钛矿的成核生长过程难以有效控制，从而影响钙钛矿薄膜的均匀性和形貌，进而影响器件性能和长期稳定性。为了解决钙钛矿模组在进一步放大制备过程中效率损失严重的问题，本工作创新性的在前期N-甲基-2-吡咯烷酮/N,N-二甲基甲酰胺的共溶剂体系中引入甲基氯化铵添加剂，以控制甲脒-铯三碘化铅钙钛矿薄膜生长过程中中间相的形成，从而实现高质量钙钛矿薄膜的简单印刷制备。全印刷制备的子模块组件在15cm×15cm的基板上实现了超过15%的光电转换效率，同时微型模块表现出优异的运行稳定性，在连续光照下最大功率点跟踪的 T80 寿命超过 1,000 h（如图所示）。

钙钛矿太阳能光伏子模块的可扩展印刷制备及性能表征

          高效稳定钙钛矿太阳能电池的大面积制备是实现其实际应用的关键性挑战，该研究成果克服了钙钛矿子模块组件放大制备过程中的障碍，对发展低成本钙钛矿光伏技术具有重要科学意义和应用价值。该研究得到了日本冲绳科学技术大学院大学（第一单位）、武汉理工大学、西安电子科技大学、日本国家产业技术综合研究所，佛山仙湖实验室等的支持。
        作者简介：
       卜童乐，武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室研究员。2015年和2019年在武汉理工大学材料学院和新材所分别获得学士和博士学位。2018至2019年澳大利亚莫纳什大学联合培养博士，2020至2022年日本冲绳科学技术大学院大学博士后。主要从事材料科学和新型薄膜太阳能电池的制备技术开发，在有机无机杂化钙钛矿等光伏材料的成核结晶调控，电池器件物理以及大面积光伏组件的产业化制备等方面取得一系列原创性成果。近五年在材料、化学、能源及其交叉学科领域发表学术论文40余篇，论文总引用>2000，H因子21，其中一作/通讯（含共同）21篇，包括Science、Nature Energy、Nature Communications、Joule等杂志，其中3篇论文入选高被引/热点论文。担任《物理化学学报》青年编委，ACS、Wiley、Elsevier等旗下多种期刊审稿人。
        论文链接：https://www.nature.com/articles/s41560-022-01039-0


        文章来源：武汉理工大学