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新加坡国立大学侯毅等人研究发现,钙钛矿光伏组件(尤其是采用超薄自组装单分子膜(SAM)作为空穴传输层的器件)普遍存在反向偏压稳定性不足的问题。具体而言,自组装单分子膜分布不连续会导致器件漏电、击穿电压降低;同时,氧化铟锡(ITO)会诱发甲脒离子发生电化学去质子化反应,进而造成器件在反向偏压工况下的长期稳定性衰减。

针对上述问题,侯毅团队提出了一种分子模板预组装策略,通过利用自组装单分子膜与聚咔唑模板之间的氢键作用,实现可控组装。该策略可确保溶液中分子团簇分布均匀,且能与基底形成强相互作用,进而构筑出致密、均一的功能薄膜,有效解决稳定性不足的痛点。

基于该策略,研究团队制备的钙钛矿微型组件,光电转换效率可达24.0%,其中稳态认证效率为23.2%,反向偏压稳定性得到显著提升。小面积器件在−4.8 V反向偏压条件下持续工作300 h后,效率保有率仍可达95%;微型组件在负开路电压应力作用下,T₉₈寿命(效率保有率≥90%的持续时间)可达312 h。

新加坡国立大学侯毅等人的研究证实,单个旁路二极管可实现对16个子电池单元的有效保护,为规模化钙钛矿光伏器件的应用建立了新的可靠性评价基准,也为后续相关研究提供了重要参考。

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文献信息

Molecular-templatedpre-assemblyofself-assembledmonolayerforperovskitesolarcellsandmoduleswithimprovedreverse-biasstability

XiWang,RanLuo,NengxuLi,JiaLi,TaoWang,JulianA.Steele,EduardoSolano,ZihaoZhu,XinxingYin,JinxiChen,SreedharUnnikrishnakurup,AndrewNgo,YuduanWang,JingcongHu,ZhenrongJia,ZijingDong,ZhuojieShi,XinyiDu,XiuxiuNiu&YiHou

https://www.nature.com/articles/s41560-026-02014-9