研究团队将具有刚性开放骨架和氧化还原活性的普鲁士蓝纳米颗粒引入钙钛矿吸光层,协同调控薄膜结晶、缺陷演化与离子迁移。该策略实现了30 cm × 30 cm倒置结构组件22.9%的认证效率。研究还通过连续光照、多温度加速老化和约151天户外实证测试,对器件及组件的运行稳定性进行了评价。

从结晶调控延伸到运行稳定材料调控框架
钙钛矿光伏组件的规模化生产不仅受制于面积放大,还面临使役过程中离子迁移与局部性能衰减的挑战。普鲁士蓝为连接这两个阶段提供了结构基础:在成膜过程中,其与钙钛矿相匹配的晶格可作为异相成核模板,降低成核能垒,抑制部分中间相和非光活性相形成。在器件运行过程中,普鲁士蓝中的Fe2-/Fe°+氧化还原中心可介导Pb°和I°缺陷转化;同时其刚性开放框架则能够限制A位阳离子的长程重新分布。

从组件尺寸拓展到多维度检验耐久性的稳效检验
基于这一材料策略,研究团队在30cmx30cm倒置结构组件(756cm²孔径面积)上获得22.9%的认证效率,填充因子为80.5%,对应稳态输出效率为22.8%。在实验室开展的多温度连续光照加速老化实验中,组件衰减速率在测试范围内符合Arrhenius关系,据此外推35°C连续运行条件下的T80约为(6.2±1.0)x104小时。此外,团队还在珠海亚热带沿海环境开展了151天户外实证测试。经历从晚冬到盛夏的温度、湿度和辐照变化后,以同期商业硅电池为参照进行归一化后,钙钛矿组件与硅参照的效率比值保持接近1,未显示出明显的下降趋势。

这项工作将钙钛矿稳定性研究从单一缺陷钝化拓展至材料形成与运行过程的协同调控,为高效、稳定和可扩展钙钛矿光伏提供了新的思路,也体现了产学研协同在推动材料机制走向组件验证中的作用。
自2022年成立以来,脉络能源坚持“科研与产业化双轮驱动”,快速完成从实验室创新到规模化生产的闭环。2024年,公司建成1.2万平方米现代化厂房及100 MW钙钛矿组件生产线,成为行业大尺寸组件产能标杆,首条产线同步实现1.2 m×1.6 m刚性/柔性组件规模化量产。其中,刚性组件效率超20%,获TÜV南德IEC61215和IEC61730认证,示范项目有序推进;1.5 m²柔性组件获TÜV北德的19.10%效率认证,柔性组件量产效率超17.5%,服务数十家客户,产品远销海内外并占据重要海外市场份额。产品相继通过TÜV南德IEC TS63163:2021三类产品国际标准认证、RoHS环保认证,构建起 “性能 + 合规” 双重权威背书。
依托暨南大学科研支撑,脉络能源持续引领钙钛矿技术发展,不断攻克技术难题,推动光伏技术实用化进程,为我国乃至全球能源绿色转型注入新动能。
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