在金属卤化物钙钛矿中用无机Cs取代有机阳离子,因其优异的热稳定性和理想的带隙,为发展高性能叠层太阳能电池提供了广阔前景。研究发现,AGS的引入可原位形成PbSO点并与钙钛矿前驱体相互作用,从而严格调控无机钙钛矿的结晶过程,实现快速成核并加速相变过程。结合钙钛矿与TiO之间改善的界面能级匹配,修饰后的无机钙钛矿太阳能电池的光电转换效率从19.84%提升至22.22%,电压亏损仅为0.44V。
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。
混合卤素CsPbClBr钙钛矿量子点已成为纯蓝色发光二极管的有力候选材料。本文郑州大学姚纪松和宋继中等人提出了一种阳离子-阴离子对辅助合成策略,用于制备高质量的CsPbClBrQDs。得益于这种阳离子-阴离子对的协同钝化效应,QDs的光致发光量子产率从42%提升至86%。同时,QDs表现出高结晶质量,有利于载流子传输。本研究表明,协同离子对钝化策略是实现高效稳定纯蓝色钙钛矿LED的一种实用设计方法。
韩国高丽大学JaeWonShim、JiHohonJo团队设计了一种极简分子结构的自组装单层材料BPA,仅含苯环核心与磷酸锚定基团,通过精准界面能级调控,成功实现OPV与OPD的双高性能。该研究以“BifunctionallyDrivenOrganicPhotonicConversionDevicesFacilitatedbyMinimalisticSynthesis-BasedInterfacialEnergeticAlignment”为题发表于《AdvancedMaterials》。该材料通过精准的界面调控,在实现28.6%的高效室内光电转换与fW级超低噪声探测的同时,更将成本降低了720%以上,最终在效率、稳定性与成本之间实现了卓越的平衡。
为此,日本广岛大学ItaruOsaka团队设计并合成了一种结构简化、合成便捷的高效聚合物给体PTz3TE。通过引入改良合成复杂度指标进行量化评估,PTz3TE被证实是当前性价比最高的聚合物给体之一。该研究为OPVs的材料设计与商业化提供了重要借鉴。结论展望该团队通过精妙的分子与合成设计,成功打造了聚合物给体PTz3TE,实现了“高性能”与“易合成”的理想结合。
空穴选择性自组装单分子层在将反式钙钛矿太阳能电池的认证功率转换效率提高到26.7%方面发挥了关键作用。鉴于此,香港城市大学AlexK.-Y.Jen,中国科学院深圳先进技术研究院张杰,岭南大学吳聖釩,吉林大学蒋青团队在期刊《Nature》发文“Toughenedself-assembledmonolayersfordurableperovskitesolarcells”采用可交联的co-SAM来增强空穴选择性SAM对抗外部应力的构象稳定性,同时抑制自组装过程中SAM中缺陷和空隙的形成。
胶体量子限域的CsPbBr纳米片具有窄发射线宽和厚度可调的光致发光特性,是深蓝钙钛矿发光二极管的理想候选材料。所制备的PeLED在CsPbBr纳米片基器件中性能创纪录,最大外量子效率达6.81%,峰值亮度143cd/m,CIE色坐标完全符合Rec.2020标准,较未钝化器件提升十倍。优异光学性能与色纯度:实现461nm深蓝发射,半高宽仅13nm,PLQY高达96%,CIE-y值低至0.046,完全满足Rec.2020超高清显示标准。
近年来,自组装单分子层因其超薄特性、优异界面钝化能力以及可精确调控的能级,成为空穴传输层领域备受关注的新兴候选材料。然而,实现自组装单分子堆积密度、电荷传输效率与缺陷钝化之间的最佳平衡仍是一项挑战。近日,河南大学陈石团队在《NatureCommunications》期刊发表题为“Flexibilitymeetsrigidity:aself-assembledmonolayermaterialsstrategyforperovskitesolarcells”的研究论文。该研究提出了一种SAM材料协同设计策略,通过结合柔性头部基团与刚性连接基团来实现这一目标。
值得注意的是,具有角共享无机链的4-乙氨甲基吡啶铅溴2Pb3Br10表现出类聚合物的柔性特征,这一性质为其熔融过程提供了构象自由度,使其能在70K的宽温区间内稳定熔融,并通过快速淬冷工艺实现大面积非晶玻璃的制备。最终,基于非晶2Pb3Br10玻璃的X射线探测器实现了高达8581.7μCGyair-1cm-2的灵敏度和在低剂量率下的多像素快速成像。华东理工大学材料科学与工程学院硕士研究生朱雨晨为论文的第一作者,侯宇教授、杨化桂教授和杨双教授为本论文的通讯作者。
金属卤化物钙钛矿因其卓越的光电性能而备受关注。碱金属掺杂策略已被证明能够有效地调节晶粒尺寸、控制结晶动力学,并调整钙钛矿的带隙特性。本研究采用第一性原理计算揭示了碱金属种类的选择及其相应的掺杂方法对CsPbBr3钙钛矿的电子性质和离子迁移动力学有着显著不同的影响。同时,计算表明碱金属间隙占据通过同时扩展扩散路径和加强Br-相互作用来抑制卤化物离子迁移,使钙钛矿晶格中的迁移势垒从0.113eV增加到0.902eV。