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yexuqing木虫之王 (文学泰斗)
太阳系系主任
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n型聚合物层助力高效、可扩展且热稳定的钙钛矿太阳能电池组件
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n-Type polymer layers enable efficient, scalable, and thermally stable perovskite solar modules n型聚合物层助力高效、可扩展且热稳定的钙钛矿太阳能电池组件 ▲ 作者：DANPENG GAO, JIE GONG, LEI YANG, NING WANG, BOHONG CHANG, LIANGCHEN QIAN, FRANCESCO VANIN, CHUNLEI ZHANG, ZEXIN YU, AND ZONGLONG ZHU ▲链接： https://www.science.org/doi/10.1126/science.aed8175 ▲摘要： 倒置（p-i-n）结构钙钛矿太阳能电池中使用的富勒烯基电子传输层（ETL）存在成本高、可扩展性差和不稳定等问题，而高稳定性无机氧化物则存在能级匹配不佳和磁滞增强等缺点，从而降低了功率转换效率（PCE）。 研究者报道了一种非富勒烯共轭聚合物——2PB-T，该聚合物在主链中引入了共面且吸电子的苝二酰亚胺（PBI）单元。PBI聚合物主链和侧链工程通过优化电子传输性能、薄膜均匀性和界面结合力，解决了小分子ETL的不稳定性问题。 小面积器件实现了27.8%的冠军PCE，经认证的最大功率点跟踪（MPPT）效率为27.3%。面积为20.6和625平方厘米的钙钛矿组件的PCE分别达到24.4%和22.5%。 小面积器件在空气中85℃下连续MPPT测试1752小时后，仍保持初始PCE的98.6%以上；625平方厘米组件在户外运行5900小时后，仍保持初始PCE的96.9%。 ▲ Abstract： Fullerene-based electron transport layers (ETLs) used in inverted (p-i-n) perovskite solar cells face issues regarding cost, scalability, and instability, whereas highly stable inorganic oxides feature unfavorable energy alignment and enhance hysteresis, which reduce power conversion efficiency (PCE). We report a nonfullerene conjugated polymer, 2PB-T, that incorporates coplanar and electron-withdrawing perylene bisimide (PBI) units into its backbone. The PBI polymeric backbone and side-chain engineering address the instability of small-molecule ETLs by optimizing electron transport properties, film uniformity, and interfacial binding. Small-area devices achieved a champion PCE of 27.8%, with a certified maximum power point tracking (MPPT) efficiency of 27.3%. Perovskite modules with areas of 20.6 and 625 square centimeters reached PCEs of 24.4 and 22.5%, respectively. Small-area devices retained more than 98.6% of their initial PCE after 1752 hours of continuous MPPT at 85°C in air, and the 625-square-centimeter module maintained 96.9% of its initial PCE after 5900 hours of outdoor operation. |
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