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寧波材料所葛子義AM：犧牲性配位調(diào)控晶體生長(zhǎng)，結(jié)合強(qiáng)脈沖光退火處理制備高性能PSCs

發(fā)表時(shí)間：2025-04-30 09:34

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主要內(nèi)容

中科院寧波材料所葛子義教授、楊孟錦教授帶領(lǐng)其團(tuán)隊(duì)，在鈣鈦礦太陽能電池（PSCs）領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展。針對(duì)強(qiáng)脈沖光（IPL）退火技術(shù)中晶體生長(zhǎng)失控與缺陷誘導(dǎo)效率瓶頸，研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新提出固態(tài)路易斯堿添加劑調(diào)控策略，成功實(shí)現(xiàn)IPL工藝下鈣鈦礦薄膜質(zhì)量的跨越式提升。

該團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的十二烷基甲基亞砜（DodecylMSO）犧牲型配位體系，通過"三階段動(dòng)態(tài)調(diào)控"機(jī)制突破技術(shù)局限：
1?? 初始結(jié)晶調(diào)控：添加劑與鉛離子形成瞬態(tài)配位中間相，將晶體生長(zhǎng)速率降低40%，有效抑制非輻射復(fù)合中心形成；
2?? 瞬時(shí)退火脫附：IPL工藝產(chǎn)生的毫秒級(jí)高瞬時(shí)溫度（>800℃）促使添加劑熱解揮發(fā)，XPS深度剖析證實(shí)薄膜純度達(dá)99.2%；
3?? 薄膜純化重構(gòu)：殘留添加劑通過真空梯度處理完全去除，構(gòu)建出（hk0）晶面占比達(dá)78%的高取向晶體結(jié)構(gòu)。

器件性能實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍：

**器件經(jīng)中國(guó)計(jì)量院認(rèn)證的光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)23.51%（認(rèn)證證書編號(hào)：XXX2024-001），開路電壓（Voc）突破1.18V，填充因子（FF）提升至82.3%；

瞬態(tài)光電壓（TPV）測(cè)試顯示載流子壽命延長(zhǎng)至2.1μs，缺陷填充效應(yīng)使復(fù)合速率降低至3.2×10? s?1；

**功率點(diǎn)追蹤（MPPT）穩(wěn)定性測(cè)試表明，器件在連續(xù)光照1000小時(shí)后仍保持92%初始效率，熱循環(huán)測(cè)試（-40℃~85℃）后效率衰減僅0.3%。

學(xué)術(shù)價(jià)值與產(chǎn)業(yè)意義：
本研究首創(chuàng)的"添加劑工程-瞬時(shí)退火"協(xié)同優(yōu)化策略，為鈣鈦礦光伏領(lǐng)域提供了新范式。相較于傳統(tǒng)熱退火工藝，IPL-添加劑聯(lián)用技術(shù)將生產(chǎn)能耗降低75%，單片電池制備時(shí)間縮短至3秒，為鈣鈦礦電池的規(guī)?；圃扉_辟了高效低成本路徑。該成果已申請(qǐng)3項(xiàng)國(guó)家發(fā)明**（**號(hào)：ZL2024XXXXXXX），相關(guān)技術(shù)正在寧波材料所中試線進(jìn)行工藝驗(yàn)證。