近日,石河子大学能源与材料学院黎阳副教授与马来西亚国立大学(UKM)太阳能研究所(SERI)MohdSukorSu'ait研究员合作,在国际期刊上连续发表两篇关于钙钛矿太阳能电池(PSCs)的重要综述,系统总结了该领域从材料基础到商业化应用的关键进展与未来挑战。
第一篇综述“PerovskiteSolar Cells: From Material Fundamentals to Commercialization andFuture Trends”发表于SpringerProceedings in Materials,由SpringerNature出版社出版,文章全面梳理了PSCs从材料特性到商业化进程的全链条发展,重点指出:
(1)材料优势:PSCs具有高光电转换效率(PCE)、低成本溶液加工潜力及出色的环境适应性(尤其在弱光条件下仍保持高性能)。
(2)应用前景:应用领域广泛,涵盖分布式光伏、建筑光伏一体化(BIPV)、车载光伏(VIPV)、柔性可穿戴设备及光伏电站等。文中特别提到中国石油青海油田的101.8kWp钙钛矿组件示范电站,标志着该技术向实际能源应用迈出重要一步。
(3)关键挑战:大规模商业化仍需攻克电池稳定性、一致性提升及制造工艺优化等核心难题。
(4)技术突破:文章重点介绍了界面工程,特别是表面钝化技术在抑制非辐射复合、减少表面缺陷、提升器件PCE和湿度稳定性方面的关键作用。



第二篇综述:“Advancesin Side-Chain Engineering of Triarylamine and Thienyl-Based HoleTransport Materials for Perovskite Solar Cells”发表于ProgressinPhotovotaics,由Wiley出版社出版,聚焦于决定PSCs性能与稳定性的核心组件——空穴传输材料(HTMs),深入探讨了通过侧链工程策略优化HTMs的进展:
(1)设计原则:通过在三芳胺(如Spiro-OMeTAD)和噻吩基HTMs中引入或修饰侧链,可系统调控其溶解度、成膜性、电荷迁移率、能级排列以及与钙钛矿层的界面相互作用。
(2)性能提升:侧链工程能有效增强π-π堆积、调节最高占据分子轨道(HOMO)能级、改善分子间相互作用,从而提升空穴迁移率和器件稳定性。例如,给电子侧链可改善与钙钛矿层的界面相互作用,实现缺陷钝化。
(3)材料体系:文章详细综述了Spiro-OMeTAD基、三芳胺基小分子以及噻吩基聚合物等多种HTMs,通过对比其空穴迁移率、电导率、HOMO/LUMO能级和器件PCE,为高性能HTMs的分子设计提供了指导。
(4)未来方向:开发无掺杂HTMs是解决传统掺杂剂(如LiTFSI,tBP)导致的稳定性问题、推动PSCs商业化的重要途径。


这两篇综述系统性地总结了PSCs在材料、器件工程及商业化方面的最新进展,明确了当前面临的主要挑战与未来研究方向。通过界面工程和HTMs的分子设计(特别是侧链工程),有望协同提升PSCs的效率和长期稳定性,加速其从实验室走向大规模产业化应用的进程。
此次合作标志着我校与马来西亚国立大学在能源与材料学研究方面建立了紧密的学术联系,为双方在钙钛矿光伏领域的长期合作奠定了坚实基础。未来,石河子大学能源与材料学院与马来西亚国立大学太阳能研究所计划进一步深化在新能源材料设计、器件性能优化及产业化技术开发等方面的联合攻关,通过资源共享、人才互访和联合培养等方式,共同推动钙钛矿太阳能电池技术的创新突破,助力全球可再生能源产业的可持续发展。
(图文:黎阳;初审:潘薇;复审:赵家伟;终审:滕婉蓉)
