得益于卤化物钙钛矿可简单湿法加工的特性,近年来,钙钛矿太阳能电池以其惊人的发展速度和巨大的应用潜力吸引了全球科学家的目光。其中,一种由三层介孔膜结构组成、被称为“可印刷介观钙钛矿太阳能电池”的独特技术尤为引人注目。尽管p-MPSCs在成本和制备工艺上具有明显优势,但其性能与传统结构的薄膜型钙钛矿电池仍然有一定差距。为了证实这一过程,本工作进行了多方位表征。结果表明后处理技术重构了钙钛矿晶界,减少了能量无序区。
基于该3D/2D异质结的反式钙钛矿太阳能电池实现了26.17%的光电转换效率,并具备1.194V的高开路电压和85.40%的填充因子。研究意义界面工程新策略:提出以氟化哌啶衍生物为表面重构剂,实现3D/2D异质结的精准构建与性能协同优化。结论展望本研究通过分子设计的氟化哌啶衍生物p-CFPIP,成功在3D钙钛矿表面构建了高n值2D覆盖层,形成了高效的3D/2D表面异质结。
该研究以"Crystallization-activatedmoisturebarrierforhigh-tolerancemanufacturingofperovskitesolarcells"为题发表于顶级期刊《ScienceAdvances》。结论展望本研究通过精巧的分子设计,成功构建了一种“结晶激活水分屏障”,巧妙地化解了水分在钙钛矿退火过程中的“双刃剑”效应。
对于硅单结太阳能电池而言,本工作展示了向俄歇复合主导机制迈出的重要进展,这一因素对于逼近29.4%效率极限而言,比降低正面光学遮光更为关键。向理论效率极限迈进:通过优化钝化与接触结构,使器件进入俄歇复合主导的工作区间,为逼近硅单结太阳能电池29.4%的理论效率极限提供了可行的技术路径与量产方案。
湿气促进结晶使命完成后,DTAB在薄膜表面构建疏水层,湿气开关关闭以保护钙钛矿薄膜免受湿气进一步破坏。该自响应型湿度开关最大化湿度对钙钛矿结晶的促进又防止了过高的湿度对薄膜的破坏,从而实现从20%到93%宽湿度范围内高质量钙钛矿薄膜的制备。关键之处在于开关的“自动关闭”机制。总结本研究通过引入“湿度开关”分子DTAB,成功实现了钙钛矿太阳能电池在宽湿度范围内的可控制备,显著提升了器件的效率与环境稳定性。
为实现钙钛矿太阳能电池的商业化,必须降低器件生产成本。然而,采用碳基顶电极的PSCs性能仍逊于金电极,主要归因于界面设计不理想。因此,使用CNT-HTM混合电极的太阳能电池实现了22.6%的光电转换效率。集成光电容系统:以CNT电极为共用电极,构建钙钛矿太阳能电池-超级电容器一体化光电容,整体效率达16.9%,性能媲美GaAs及多结太阳能电池系统,突显碳电极在集成能源器件中的应用潜力。
尽管超亲水性有助于润湿,但仅凭此仍无法实现钙钛矿对金字塔结构的完全覆盖。该策略为钙钛矿与硅光伏的高性能叠层器件集成提供了可行路径。高效器件性能:在全绒面硅上实现了一步溶液法钙钛矿沉积,制备出效率高达32.74%的钙钛矿/硅叠层电池,且该方法兼容多种空穴传输层与沉积工艺,具备良好的可扩展性。
本综述澳大利亚昆士兰科技大学王红霞等人系统分析了室内钙钛矿电池中背电极材料的作用,重点探讨了碳基电极与透明导电电极等非金属背电极的最新进展,并围绕性能与能量输出密度、可加工性与扩展性、机械柔性与耐久性等关键挑战,提出界面工程、低温加工与材料创新等策略。
界面工程已成为解决钙钛矿与空穴传输层之间界面缺陷和能级失配问题的有效策略。该空穴界面分子设计策略为实现钙钛矿太阳能电池的高效率和高运行稳定性提供了可行路径。
3D/2D钙钛矿异质结构已成为同时提升钙钛矿太阳能电池效率和稳定性的有效策略。本研究中国科学院大连化学物理研究所刘生忠和陕西师范大学冯江山等人引入了一种氟化哌啶衍生物——4-三氟甲基哌啶,作为3D钙钛矿的精确表面重构剂。高效电子提取与传输:3D/2D异质结显著提升电子提取效率,降低界面缺陷密度,抑制非辐射复合,使反式PSC效率突破26%,VOC高达1.194V。