可印刷的后电极是钙钛矿太阳能电池规模化应用的关键技术。碳电极在n-i-p结构中已广泛应用,但其在p-i-n结构中的应用因界面能量失配而受限。
首次明确指出并证实了“惰性”的FTO基底在操作应力下会发生离子扩散,是导致钙钛矿太阳能电池性能衰减的关键但被长期忽视的退化途径。CPD下降表明样品的功函数增加了,功函数增加通常意味着费米能级向下移动更靠近价带。图4.c为碘的信号从钙钛矿层向下方的SnO2和FTO层中渗透。
卤化物钙钛矿具有优异的光电性能,但在异质结中缺乏精确的厚度和能带偏移控制,而这对于多层量子阱等模块化结构至关重要。英国剑桥大学RichardH.Friend和SamuelD.Stranks等人展示了气相逐层外延生长方法,以在PEAPbBr单晶上沉积CsPbBr为例。精确的量子限域控制和大的能带偏移可调性,开启了钙钛矿异质结作为可扩展、基于超晶格的光电应用平台的大门。实现长寿命电荷分离与优异光电性能:在II型异质结中观察到超过10微秒的延迟复合,表明有效的界面电荷分离。
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。
锡基卤化物钙钛矿因其高空穴迁移率和易加工性,成为p型薄膜晶体管的潜在沟道材料。高性能p型晶体管:制备的MACl取代FASnI晶体管实现空穴迁移率80cmVs、开关比3×10、阈值电压≈0V,是目前性能最优的锡基钙钛矿晶体管之一。
在无机空穴传输材料上沉积的钙钛矿薄膜质量长期以来限制了相应器件的性能。基于CuCoO的冠军器件实现了26.70%和25.07%的高功率转换效率。异相成核与外延生长机制:CuCoO与钙钛矿之间近乎完美的晶格匹配促进了高质量钙钛矿薄膜的形成,显著降低了缺陷密度与残余应变。
理论研究曾预测Cs4ZnBi2Cl12等层状双钙钛矿具备成为p型透明导体的潜力,但始终缺乏实验证据支持。该工作报道了层状双钙钛矿Cs4ZnBi2Cl12在p型透明导体方向的实验突破。创新点:1.水合诱导的形貌调控—提出利用水合处理实现层状双钙钛矿纳米晶由球形向纳米棒的可控转变。水合诱导的晶格调控策略有望推广至更广泛的无铅钙钛矿体系,拓展其在透明电子学、光伏及光电探测等领域的应用。
金属卤化物钙钛矿在场效应晶体管中展现出巨大潜力,但N型铅基钙钛矿FETs仍面临高缺陷密度、离子迁移和重复性差等关键挑战。本研究国防科技大学陈晨和湖南大学胡袁源等人提出一种简单而有效的超薄TiO插层策略,从根本上改变了铅基钙钛矿FETs的制备方式。综合表征表明,TiO插层可增强前驱体润湿性、促进更大更均匀的晶粒形成、降低缺陷密度,并有效抑制非辐射复合和离子迁移。
本文浙江大学杭鹏杰和余学功等人提出了一种在二维钙钛矿中间层中引入n型调控的策略,通过将SbCl掺入PEAI基二维钙钛矿中,实现了2D层的n型掺杂,显著提升了电子密度,构建了增强的场效应以优化钙钛矿/C界面的钝化效果。叠层效率突破33%:单结宽带隙钙钛矿电池效率达23.20%,钙钛矿-硅叠层电池效率达33.10%,是目前报道的最高效率之一。
尽管传统的还原策略能有效抑制Sn的氧化,但在持续器件运行过程中还原剂的逐渐消耗会显著削弱其抗氧化能力,从而限制器件的长期稳定性。本文苏州大学王照奎等人提出了一种利用4-巯基苯甲酸的再生型氧化还原循环策略。该工作提供了一种可持续的还原策略,有效解决了锡钙钛矿光伏电池的长期稳定性问题。