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实现成本、效率和运行稳定性的协同平衡对钙钛矿光伏的商业化至关重要。平面结碳基钙钛矿太阳能模块具有低成本制备和长期环境稳定性的潜力,其厚碳电极可无需封装。然而,碳/钙钛矿界面的不连续电荷渗透和不良异质结接触严重限制了其效率。为克服这些挑战,

本文宾夕法尼亚州立大学Bed Poudel、浙江大学钱劲和王凯等人提出了一种整体阳极界面设计策略,整合了两种互补方法:首先,采用皮秒激光雕刻钙钛矿表面形成弯曲形貌,以增加接触面积并增强电荷转移;其次,在碳浆中引入镓‑铟共晶液态金属以填充内部空隙并恢复导电通路。两者结合使模块效率提升42%,在61.22 cm²有效面积上达到16.88%,是目前报道的平面碳基钙钛矿模块中最高效率之一。此外,器件在封装环境条件下老化1200小时后仍保持超过95%的初始性能。

这项工作建立了一个可扩展的整体阳极界面设计框架,为实现碳基钙钛矿模块的成本‑效率‑稳定性协同优化提供了新路径。

文章亮点:

  1. 提出“激光表面织构+液态金属填充”协同界面工程策略:通过皮秒激光在钙钛矿表面构建微弯曲形貌,大幅增加有效接触面积;同时将镓‑铟液态金属掺入碳电极,填充孔隙、提升导电渗透性,双重优化界面物理接触与电荷传输。

  2. 实现大面积碳基模块效率突破:在61.22 cm²活性面积上获得16.88%的模块效率,是目前平面碳基钙钛矿太阳能模块的最高性能之一,展示了该策略优异的可扩展性。

  3. 显著提升器件稳定性与环境耐受性:优化后的界面结构增强了对水分与热应力的抵抗能力,在85°C/85%RH加速老化条件下表现出更长的寿命,封装模块在环境存放1200小时后仍保持95%以上初始效率。

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H. Wu, J. Yoon, K. S. Keremane, et al. “ Holistic Anode Interface Engineering for High-Efficiency and Stable Carbon-Perovskite Solar Modules.” Advanced Energy Materials (2026): e06097.

https://doi.org/10.1002/aenm.202506097

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