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加快打造原始創(chuàng)新策源地,，加快突破關(guān)鍵核心技術(shù),，努力搶占科技制高點(diǎn),，為把我國(guó)建設(shè)成為世界科技強(qiáng)國(guó)作出新的更大的貢獻(xiàn),。

——習(xí)近平總書(shū)記在致中國(guó)科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿,、面向經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場(chǎng)、面向國(guó)家重大需求、面向人民生命健康，率先實(shí)現(xiàn)科學(xué)技術(shù)跨越發(fā)展,，率先建成國(guó)家創(chuàng)新人才高地，率先建成國(guó)家高水平科技智庫(kù),，率先建設(shè)國(guó)際一流科研機(jī)構(gòu),。

——中國(guó)科學(xué)院辦院方針

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分子膠水界面錨定技術(shù)助力實(shí)現(xiàn)高效大面積鈣鈦礦組件涂布印刷制備

2025-04-18 大連化學(xué)物理研究所

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近日,，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研究員楊棟和劉生忠團(tuán)隊(duì),，在鈣鈦礦太陽(yáng)能電池規(guī)模化制備方面取得進(jìn)展,。該團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出分子膠水界面錨定技術(shù),，實(shí)現(xiàn)了高效、大面積鈣鈦礦組件涂布印刷制備,。

鈣鈦礦太陽(yáng)能電池憑借高效率,、低成本等優(yōu)勢(shì)，被視為下一代光伏技術(shù)的核心,。在產(chǎn)業(yè)化中,，適合大面積連續(xù)生產(chǎn)的涂布印刷工藝是首選技術(shù)路線。然而,，作為電子傳輸層的氧化錫納米顆粒在涂布過(guò)程中易發(fā)生團(tuán)聚,，導(dǎo)致薄膜不均勻，進(jìn)而引發(fā)鈣鈦礦層結(jié)晶缺陷和界面電荷傳輸障礙,，制約電池性能提升,。

該研究將四甲基氯化銨引入氧化錫前驅(qū)體膠體溶液中，通過(guò)正負(fù)電荷相互作用,，錨定氧化錫顆粒,，抑制其團(tuán)聚，提升溶液穩(wěn)定性,。實(shí)驗(yàn)表明,，這一技術(shù)使涂布后的薄膜表面粗糙度降低32%，且針孔缺陷減少,。同時(shí),，四甲基氯化銨分子中的氮原子與鈣鈦礦中的鉛離子形成化學(xué)鍵，如同“膠水”一樣緊密連接電子傳輸層和鈣鈦礦吸光層，使界面缺陷密度降低40%,，提升了電荷提取效率。

基于這一“分子膠水”策略,，研究實(shí)現(xiàn)了鈣鈦礦組件從實(shí)驗(yàn)室水平制備到規(guī)?；a(chǎn)，采用全涂布工藝制備的57.20 cm²大面積鈣鈦礦組件效率達(dá)22.76%,，經(jīng)國(guó)際權(quán)威機(jī)構(gòu)認(rèn)證效率為21.60%,；未封裝器件在大氣環(huán)境（ISOS-O測(cè)試）下運(yùn)行1,500小時(shí)后仍保持93.25%的初始效率，高穩(wěn)定性為鈣鈦礦組件的商業(yè)化應(yīng)用提供支撐,。該技術(shù)在柔性鈣鈦礦電池中同樣表現(xiàn)優(yōu)異,，57.20 cm²的大面積柔性鈣鈦礦組件效率超過(guò)20%，經(jīng)500次彎折后效率保持率達(dá)95.3%,，為柔性鈣鈦礦電池在可穿戴設(shè)備和車載發(fā)電等場(chǎng)景應(yīng)用開(kāi)辟了新路徑,。

相比于依賴高純度溶劑和小面積制備的傳統(tǒng)旋涂工藝，“分子膠水”策略的最大優(yōu)勢(shì)在于其與涂布印刷工藝具有深度適配性,。該技術(shù)可實(shí)現(xiàn)米級(jí)薄膜連續(xù)生產(chǎn),，并將材料利用率提升至90%以上，能耗降低50%,。四甲基氯化銨作為工業(yè)級(jí)試劑,，成本僅為傳統(tǒng)界面修飾材料的1/10，且無(wú)需額外復(fù)雜工藝,，有望為鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的產(chǎn)業(yè)化提供便利的高性價(jià)比解決方案,。

相關(guān)研究成果以Interfacial molecular anchor for ambient all-bladed perovskite solar modules為題，發(fā)表在《焦耳》（Joule）上,。研究工作得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃,、中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)（B類）、大連化物所-沈陽(yáng)自動(dòng)化所聯(lián)合創(chuàng)新基金等的支持,。

論文鏈接

分子膠水界面錨定技術(shù)助力實(shí)現(xiàn)高效大面積鈣鈦礦組件涂布印刷制備

近日,，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研究員楊棟和劉生忠團(tuán)隊(duì)，在鈣鈦礦太陽(yáng)能電池規(guī)?；苽浞矫嫒〉眠M(jìn)展,。該團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出分子膠水界面錨定技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了高效,、大面積鈣鈦礦組件涂布印刷制備,。鈣鈦礦太陽(yáng)能電池憑借高效率、低成本等優(yōu)勢(shì),，被視為下一代光伏技術(shù)的核心,。在產(chǎn)業(yè)化中，適合大面積連續(xù)生產(chǎn)的涂布印刷工藝是首選技術(shù)路線。然而,，作為電子傳輸層的氧化錫納米顆粒在涂布過(guò)程中易發(fā)生團(tuán)聚,，導(dǎo)致薄膜不均勻，進(jìn)而引發(fā)鈣鈦礦層結(jié)晶缺陷和界面電荷傳輸障礙,，制約電池性能提升,。該研究將四甲基氯化銨引入氧化錫前驅(qū)體膠體溶液中，通過(guò)正負(fù)電荷相互作用,，錨定氧化錫顆粒,，抑制其團(tuán)聚，提升溶液穩(wěn)定性,。實(shí)驗(yàn)表明,，這一技術(shù)使涂布后的薄膜表面粗糙度降低32%，且針孔缺陷減少,。同時(shí),，四甲基氯化銨分子中的氮原子與鈣鈦礦中的鉛離子形成化學(xué)鍵，如同“膠水”一樣緊密連接電子傳輸層和鈣鈦礦吸光層,，使界面缺陷密度降低40%,，提升了電荷提取效率?；谶@一“分子膠水”策略,，研究實(shí)現(xiàn)了鈣鈦礦組件從實(shí)驗(yàn)室水平制備到規(guī)模化生產(chǎn),，采用全涂布工藝制備的57.20 cm2大面積鈣鈦礦組件效率達(dá)22.76%,，經(jīng)國(guó)際權(quán)威機(jī)構(gòu)認(rèn)證效率為21.60%；未封裝器件在大氣環(huán)境（ISOS-O測(cè)試）下運(yùn)行1,500小時(shí)后仍保持93.25%的初始效率,，高穩(wěn)定性為鈣鈦礦組件的商業(yè)化應(yīng)用提供支撐,。該技術(shù)在柔性鈣鈦礦電池中同樣表現(xiàn)優(yōu)異，57.20 cm2的大面積柔性鈣鈦礦組件效率超過(guò)20%,，經(jīng)500次彎折后效率保持率達(dá)95.3%,，為柔性鈣鈦礦電池在可穿戴設(shè)備和車載發(fā)電等場(chǎng)景應(yīng)用開(kāi)辟了新路徑。相比于依賴高純度溶劑和小面積制備的傳統(tǒng)旋涂工藝,，“分子膠水”策略的最大優(yōu)勢(shì)在于其與涂布印刷工藝具有深度適配性,。該技術(shù)可實(shí)現(xiàn)米級(jí)薄膜連續(xù)生產(chǎn)，并將材料利用率提升至90%以上,，能耗降低50%,。四甲基氯化銨作為工業(yè)級(jí)試劑，成本僅為傳統(tǒng)界面修飾材料的1/10,，且無(wú)需額外復(fù)雜工藝,，有望為鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的產(chǎn)業(yè)化提供便利的高性價(jià)比解決方案。相關(guān)研究成果以Interfacial molecular anchor for ambient all-bladed perovskite solar modules為題，發(fā)表在《焦耳》（Joule）上,。研究工作得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃,、中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)（B類）、大連化物所-沈陽(yáng)自動(dòng)化所聯(lián)合創(chuàng)新基金等的支持,。論文鏈接分子膠水界面錨定技術(shù)助力實(shí)現(xiàn)高效大面積鈣鈦礦組件涂布印刷制備

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