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他,融资数亿,登上《东谈主民日报》头版头条,再发Science,第七篇正刊,抓续鞭策产业化!

发布日期:2025-12-22 15:17    点击次数:83

谭海仁,南京大学当代工程与欺诈科学学院教师、博士生导师,国度要点研发商量首席科学家。入选国度杰青(2023)、“国际高线索东谈主才商量”(2018)、江苏省“双创东谈主才”与“双创团队”领军东谈主才,先后获取中国后生五四奖章(2024、2023)和中国后生科技奖(2024)。在 Science(4)、Nature(3)、Nature Energy、Adv. Mater. 等期刊发表论文 100 余篇,被援用逾 1.9 万次,屡次入选科睿唯安“环球高被引科学家”,关系效果入选“中国科学十猛进展”“中国光学十猛进展”“中国半导体十猛进展”。他积极推动科研效果产业化,创立“仁烁光能(苏州)有限公司”,完成数亿元 A 轮融资,建成环球首条大面积全钙钛矿叠层电板研发线并投产 150 MW 钙钛矿光伏量产线,推动新式钙钛矿光伏技能落地。《》头版要点报谈其“150 兆瓦钙钛矿光伏原创效果”技俩,取得无为社会影响。

绿色溶剂+边际保护,让钙钛矿组件委果走向买卖化

在迈向可抓续能源的程度中,钙钛矿太阳能电板天然以高遵循、低资本著称,但商用化谈路却被三浩劫题层层辞谢:其一,现存制备依赖 DMF 等高毒性溶剂,不利于大范畴绿色制造;其二,大面积涂膜常陪同结晶不均、边际劣势,导致组件总面积遵循严重掉队;其三,耐久瓦解性仍难以闲暇光伏行业严格的 IEC 认证条件。如安在低毒溶剂体系下获取均匀、高结晶质地、可大面积制造的钙钛矿薄膜,成为产业化前最关节的一起“坎”。

在此,南京大学谭海仁教师、肖科皆集国防科技立异特区常超教师建议了一套完好意思处理决策:团队开辟出由 γ-戊内酯(GVL)/2-甲基四氢呋喃(2-MeTHF)/DMSO 组成的绿色溶剂体系,并建议溶剂限度型边际保护计策(SCEP),在常温空气环境下告捷制备面积达 7200 cm² 的高质地钙钛矿组件,杀青 17.2% 的稳态总面积遵循(NREL 认证),同期获胜通过IEC 61215 全部可靠性测试(TÜV 认证)。斟酌展示了钙钛矿从“本质室明星”向“商用电板”逾越的可行旅途。关系效果以“Improved solvent systems for commercially viable perovskite photovoltaic modules”为题发表在《Science》上,Yinke Wang,Ye Liu,Xin Luo为共同第一作家。

绿色溶剂体系如何让钙钛矿薄膜更精致?

著述率先用图 1展示了槽式涂布蛊惑真空干燥(VCD)的工业化制备过程。然则传统 DMSO/GVL 体系因蒸发速度慢、合作性强,残留溶剂不易被抽离,在截面 SEM 中可见赫然的底部空隙(图1B),导致薄膜与 NiOx/FTO 的界面蛊惑不良。为处理这一问题,斟酌引入高蒸发性、弱配位、且开端可抓续的绿色溶剂 2-MeTHF,其加入权贵促进 GVL 的蒸发,使得薄膜底部缺乏消除,界面愈加紧密(图1B)。 图1C–1D 展示了溶剂体系在中间相和蒸发步履层面的变化:2-MeTHF 的加入加快先行者体溶剂抽离,使 α 相成核更早、更均匀,并扼制 δ 相出现;而相图知道 2-MeTHF 权贵缩短了羼杂溶剂体系的沸点,进一步扩大加工窗口。FTIR 和 NMR(图1E–1F)进一步揭示:GVL 与钙钛矿中的 FA⁺ 有强互相作用,但当 2-MeTHF 加入后,这种配位作用减轻,使其在退火中更易被整个排出。图1G 则以暗示图纪念了机制:2-MeTHF 通过调动溶剂—先行者体配位均衡、晋升举座蒸发性,使薄膜结晶质地权贵晋升。

图1: 展示绿色 GVL/DMSO/2-MeTHF 溶剂体系如何改善钙钛矿结晶、晋升薄膜精致性与界面质地。

边际劣势若何破?SCEP 给出工业级解法

大面积涂布中最辣手的问题之一是“边际先结晶”。图2A–2B 标明:未处理的先行者体溶液在边际蒸发过快,导致结晶过早、产生大约名义;而加入名义活性剂 TAC 后,溶液名义张力下落,蒸发更均匀,边际结晶得到扼制,从而为大面积均质薄膜奠定基础。接着,团队通过太赫兹光谱(图2C–2E)说明:给与 SCEP 的薄膜具有更高载流子移动率(67 vs. 42 cm²V⁻¹s⁻¹)、更长扩散长度(0.54 vs. 0.48 μm),标明劣势更少、晶粒更优。图2F–2H 展现了薄膜在中心与边际的晶体质地和光致发光施展:限度组边际赫然退化,而 SCEP 处理后两者险些一致,PL 强度和寿命也更高。这意味着 SCEP 不仅处理边际问题,也晋升举座光电性能。

图2: 通过 SCEP 计策处理大面积涂膜边际劣势,并权贵晋升载流子能源学与薄膜均匀性。

7200 cm² 商用组件遵循如何作念到 17.2%?

图3A 展示了最终制备的 120×60 cm² 大面积组件什物。图3B–3C 的 PL 与 EL mapping 了了知道:SCEP 组件的放射复合均匀、亮度一致,而传统组件边际赫然偏暗。 在不同面积下的遵循(图3D)中不错看到:20.25 cm² → 1017.5 cm² → 7200 cm²,SCEP 组件的遵循仅小幅下落,知道其优异的可扩张性;而使用换取工艺的限度组降幅更大。图3E 进一步确认了中心/边际的 JSC 一致性,SCEP 的空间均匀性赫然更佳。图3F–3G 展示了 127 块组件的统计数据与 J–V 弧线,SCEP 模块的平均遵循和瓦解性均权贵优于对照组。最终,图3H 给出了最强根据:NREL 认证的稳态功率输出:17.2%(总面积 7200 cm²),成为迄今发愤的委果买卖面积钙钛矿组件认证记载。

图3: 示范 7200 cm² 大面积组件的遵循、均匀性与产线可类似性,并获取 NREL 认证的 17.2% 稳态遵循。

通过 IEC 61215 全项测试,委确切义真义上的“可商用”

耐久瓦解性一直是钙钛矿的“阿喀琉斯之踵”。图4A–4D 展示了 MPPT、紫外老化、热轮回、干冷等全部 IEC 项商量施展: 限度组在这些测试中大幅衰减,而 SCEP 模组耐久保抓 >96% 的性能,以致在 1000 小时干冷后仍保管 100% 输出。图4E 知道其温度通盘仅 –0.11%/°C,优于主流硅电板。图4F–4G 展示 SCEP 组件在热门测试与 PID(±1500V)测试中的出色施展,险些无衰减。这些数传说明:优化的溶剂体系 + SCEP 计策不仅晋升遵循,更从根蒂改善了耐久瓦解性,使钙钛矿组件初次闲暇完好意思工业认证。

图4: 展示组件获胜通过 IEC 61215 瓦解性测试,包括 MPPT、热轮回、干冷、PID 等关节技俩。

纪念与推断

该斟酌成就了一条委果可走向工场的钙钛矿制备阶梯:绿色溶剂体系处理环境与健康问题;SCEP 计策处理大面积成膜不均与边际劣势;最终在空气环境下制备出可认证的商用级 7200 cm² 模块,遵循达 17.2%,并获胜通过 IEC 61215 全项测试。将来,这一计策将推动钙钛矿从“本质室遵循竞争”参加“工业化全面竞争”的新阶段,加快其在光伏电站、散播式能源等场景中的真实落地。





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