金属卤化物钙钛矿-硅叠层太阳能电池为突破单结器件的效率极限提供了有前景的路径,其中宽带隙(WBG)钙钛矿顶电池的优化仍是关键。
在有机太阳能电池中,将分子堆积从边缘取向调控至更优的面取向有利于改善垂直电荷传输和光伏性能。然而,由于加工条件复杂,实现这一结构转变的精确控制仍面临重大挑战。
柔性钙钛矿太阳能电池(pero-SCs)是硅基光伏的有力补充,但其稳定性尤其在长期潮湿环境下仍远低于工业标准,这主要是由于水分子可透过柔性塑料基板渗透进入器件。传统疏水夹层虽能阻隔水分,但通常与极性钙钛矿前驱液不相容,因此难以用于钙钛矿薄膜下方。
12月14日,位于天合光能的光伏科学与技术全国重点实验室宣布,其与怀柔实验室合作研发的210×105 mm²大面积钙钛矿/晶体硅叠层电池,经德国夫琅禾费太阳能研究所下属检测实验室(Fraunhofer ISE CalLab)权威认证,最高转换效率达到32.6%,刷新该尺寸叠层电池效率世界纪录。同时,基于此电池集成的面积为3.1 m²的工业化标准尺寸叠层组件,经TÜV南德意志集团(TÜV SÜD)认证,输出功率达865W,亦刷新了全球光伏组件功率的世界纪录,这标志着中国在下一代高效光伏技术领域取得里程碑式突破。
不对称分子设计是提升非富勒烯受体(NFA)性能的有效策略之一,但以往研究多集中于横向(左右)不对称性。大阪大学Akinori Saeki团队创新性地提出了双面不对称(bifacial)的手性分子设计策略,合成并研究了基于茚并二噻吩(IDT)核心的手性NFA分子:(S,S)-IE4F与(R,R)-IE4F。该设计不仅在垂直方向引入偶极矩,还赋予分子手性,首次在有机太阳能电池(OSC)的体异质结中实现了显著的手性诱导自旋选择性(CISS)效应(自旋极化率高达~70%)。基于纯手性分子构筑的OSC器件取得了8.17%的光电转换效率,是其非手性异构体(meso-IE4F,效率2.36%)的三倍以上。该研究以“Chiral Bifacial Non-Fullerene Acceptors with Chirality-Induced Spin Selectivity: A Homochiral Strategy to Improve Organic Solar Cell Performance”为题发表在《Angewandte Chemie International Edition》。
传统有机太阳能电池(OSCs)中,非辐射复合损失严重制约了其效率提升。近年来,大环π共轭结构因其可抑制分子振动、增强发光特性而备受关注,但其聚集行为往往不利于电荷传输。中南大学邹应萍团队 设计并合成了系列构象锁定的环状受体分子RCM-C6、RCM-C5、RCM-C4,通过调控烷基链长度优化分子平面性与堆积行为,在显著提升光致发光量子产率(PLQY > 14%)的同时,实现高效电荷传输,最终构筑出效率高达17.1%的OSC器件,创下大环受体体系效率纪录。该研究以“Conformationally Locked Macrocyclic Acceptors with Enhanced Photoluminescence for High-Efficiency Organic Solar Cells”为题发表于《Advanced Materials》。
屋顶太阳能电池板通常由晶体硅制成,其光电转换效率约为 25%。金属卤化物钙钛矿作为一类半导体材料,被认为是极具潜力的下一代太阳能电池材料,有望实现单晶硅电池难以企及的转换效率。采用钙钛矿制备叠层太阳能电池是一种前景尤为广阔的技术路径,这类电池的核心设计是将多种不同的光活性材料进行分层堆叠。
近日,中国科研团队在钙钛矿/硅叠层太阳能电池领域取得重大突破,提出一种创新的“空间位阻互补协同策略”(SCSS),成功制备出认证效率高达32.12% 的叠层电池,在稳定性方面表现尤为出色——持续光照1000小时后仍保持80.5% 的初始效率。这一成果为解决钙钛矿/硅叠层电池界面复合与稳定性难题提供了全新思路。
彭博新能源财经(BloombergNEF,简称BNEF)表示,电芯制造产能过剩以及激烈竞争,致使锂离子电池组平均成本同比下滑8%。
钙钛矿基叠层太阳能电池是下一代光伏技术的关键。作为核心组成部分,载流子传输层(CTL)在单结与叠层钙钛矿电池中均面临界面接触不良和载流子传输效率低等问题。



