太阳能效率

洛桑联邦理工学院、西北大学、多伦多大学、考纳斯理工大学和横滨东荫大学的研究人员最近实现了全无机钙钛矿太阳能电池有史以来最高的效率之一。这一过程使钙钛矿表面更能抵抗温度、湿度和其他环境条件，从而延长器件的使用寿命。无机钙钛矿太阳能电池可以通过使用二维/三维钙钛矿异质结构的表面钝化而受益。这一方法提高了无机钙钛矿太阳能电池和组件的效率，同时确保其在高温下的稳定运行。

结论展望本研究通过设计具有聚集增强发光特性的高发光聚合物给体PINTSO-F，并将其作为第三组分精准定位至给体-受体界面，成功实现了对有机太阳能电池非辐射复合的有效抑制和电荷动力学的协同优化，最终获得了效率超过20%、非辐射电压损失低至0.192V的高性能器件。

针对这个关键的挑战，宁波大学徐华与浙大宁波理工学院王维燕研究团队针对ST-PeSCs中常见的性能损失问题，创新性地引入了原子层沉积技术，构建了高质量的氧化锡电子传输层。采用该致密ALDSnO层构建的半透明钙钛矿电池有效减轻了溅射损伤并改善了界面特性，其初始光电转换效率从19.37%提升至19.99%，相对提高3.2%。基于该技术的钙钛矿/硅叠层太阳能电池效率达28.77%。此外，具有致密ALDSnO层的半透明电池展现出增强的湿热稳定性。

此外，锂螯合作用固定了水分子，减缓了湿气侵入。结构优化与性能提升：Li螯合使π–π堆积距离缩短，聚合物结晶度提高，空穴迁移率显著增强，器件效率从11.8%提升至13.7%。

虽然已知脒类配体能显著增强钙钛矿太阳能电池中的缺陷钝化作用，但其通过协同调控阳离子-阴离子分布来改善钙钛矿薄膜均匀性的作用尚未被探索。采用真空闪蒸辅助溶液法制备的PBD钝化薄膜，其优化后的均匀性使器件实现了26.66%的光电转换效率。该效率值位列目前已报道的钙钛矿太阳能电池最高效率之一。我们的研究结果表明，实现均匀的阳离子-阴离子分布对于设计有效钝化剂至关重要，从而同时提升PSCs的光电转换效率和运行稳定性。

倒置钙钛矿太阳能电池因钙钛矿表面及功能层间的非辐射复合而面临性能限制。两者协同使钙钛矿准费米能级分裂均质提升约100mV。基于此，两端钙钛矿-硅叠层电池在1cm器件上实现认证开路电压2V，效率超过31%。该钝化策略具备良好扩展性，60cm活性面积的均质钝化器件获得认证效率28.9%。叠层器件高性能与稳定性兼顾：1cm钙钛矿-硅叠层电池认证效率达31.6%，开路电压突破2V，并在暗态氮气环境中展现良好稳定性，为大面积产业化提供可靠路径。

最终，基于此的有机太阳能电池在使用ZnO基ETL的器件中实现了20.1%的纪录效率，并具备优异的厚度容忍度和操作稳定性。实现传统结构OSC效率突破：刚性器件效率达20.1%，柔性器件达19.1%，均为ZnO基ETL器件的最高纪录。具备优异厚度容忍度与稳定性：ZnO-DIB器件在10–35nm厚度范围内效率波动5%，并在连续光照下保持超过80%的初始效率。

最终，基于此的有机太阳能电池在使用ZnO基ETL的器件中实现了20.1%的纪录效率，并具备优异的厚度容忍度和操作稳定性。实现传统结构OSC效率突破：刚性器件效率达20.1%，柔性器件达19.1%，均为ZnO基ETL器件的最高纪录。具备优异厚度容忍度与稳定性：ZnO-DIB器件在10–35nm厚度范围内效率波动5%，并在连续光照下保持超过80%的初始效率。

基于这些改进，研究团队成功制备出效率高达28.7%的钙钛矿/钙钛矿/硅三结太阳能电池，器件重复性显著提升。钙钛矿/钙钛矿/硅三结太阳能电池的性能该研究不仅为解决钙钛矿相不稳定这一长期难题提供了创新解决方案，还展示了分子工程在优化钙钛矿材料性能方面的巨大潜力。