太阳能电池

刚性叠层电池的效率纪录不断被刷新，从2013年的13.7%一路攀升至2025年的34.9%，然而柔性叠层电池的发展却始终滞后，此前最高效率仅为29.88%。深度精读图1：器件结构与性能突破图1展示了柔性钙钛矿/晶硅叠层太阳能电池的器件结构与关键性能。冠军器件认证效率达33.6%，开路电压创2.015V纪录，稳态功率输出达33.2%。这些数据充分验证了该柔性叠层电池在实际应用场景下的可靠性。柔性叠层电池效率随退火温度升高而提升，最优条件下平均效率达33.4%。

DCl介导的准二维钙钛矿引起的极化原理示意图。结果是形成了铁电准二维钙钛矿层，增强了电荷传输并抑制了整个界面的复合。当集成到基于隧道氧化物钝化接触的1.0cm整体钙钛矿/硅叠层电池中时，DCl介导的钙钛矿顶部电池可提供令人印象深刻的31.1%的PCE。

大多数高性能钙钛矿使用添加剂来控制结晶，但其在结晶过程中的作用仍不明确。本文伍珀塔尔大学AndreasF.Kotthaus，AlexanderHinderhofer，ThomasRiedl和KaiOliverBrinkmann等人提出证据表明，典型的结晶添加剂并不主要影响成核阶段，而是通过提高离子在晶界间的迁移率，促进晶粒的粗化生长。此外，还建立了添加剂工程与钙钛矿后处理之间的直接联系，为材料设计和工艺工程提供了统一框架。

论文提出以生物质衍生的绿色溶剂γ- 戊内酯（GVL）为钙钛矿前驱体溶剂、乙酸正丁酯（BAc）为反溶剂，解决了传统有毒溶剂（DMF/DMSO）的环境危害与前驱体不稳定问题；GVL 基 FAPbI₃前驱体墨水可稳定储存一年，结合三丁基甲基碘化铵（TBMAI）形成的一维钙钛矿类似物（perovskitoid）钝化缺陷，最终小面积钙钛矿太阳能电池（PSCs）功率转换效率（PCE）达25.09%，12.25 cm²迷你模组经认证效率20.23%，为PSCs 规模化绿色制备提供关键方案。

一项发表于《自然》杂志的研究，通过创新的“双缓冲层”设计，成功制备出效率高达33.4%、可反复弯折4.3万次的柔性叠层太阳能电池，为可穿戴能源、建筑一体化光伏等领域带来革命性突破。

经过十余年的快速发展，其光电转换效率已从最初的3.8%提升至超过26%，逼近单晶硅太阳能电池水平，但与理论极限效率仍存在一定差距。实现高效率钙钛矿太阳能电池的关键要素之一是制备高质量钙钛矿半导体薄膜。基于所开发的氯元素均匀分布的钙钛矿薄膜，团队研制出经多家权威机构认证、光电转换效率为27.2%的钙钛矿太阳能电池原型器件。

钙钛矿太阳能电池是一种有前景的薄膜光伏器件，可实现高达27.3%的功率转换效率。由氧化镍和Me-4PACz组成的空穴传输层在这些器件中被广泛使用。此外，它们还可以用于与其他太阳能电池制备叠层电池。空穴传输层对PSCs极为重要，HTL自身的性能与稳定性具有重要意义。NiOx具有高透光率，其纳米颗粒稳定性优良。同时，使用NiOx的PSC仅保持初始PCE的62.9%。

该论文通过在钙钛矿太阳能电池（PSCs）中嵌入由2 - 羟丙基-β- 环糊精（HPβCD）和1,2,3,4 - 丁烷四羧酸（BTCA）组成的自交联超分子复合物，同时解决了铅泄漏、铅毒性及器件稳定性问题；改性后PSCs 冠军功率转换效率（PCE）达22.14%，严重破损器件经522 小时动态水冲刷仍保持97% 初始效率且铅泄漏量< 14 ppb（符合美国EPA 标准），铅毒性降至与无铅PSCs 相当水平，还实现了铅的闭环回收，为PSCs 商业化提供可持续路径。

创新点分析1）提出了分子取向工程诱导界面电场反转的机制。2）实现了低位阻缺陷钝化与高效电荷传输的协同。X射线衍射谱证实钝化处理未引发新相。X射线光电子能谱揭示了PMEAI与钙钛矿中铅和碘的显著电子相互作用，表明其有效的缺陷钝化作用。这归因于PMEAI水平取向形成的致密覆盖层以及其诱导的反向内建电场对银离子迁移的静电排斥作用，共同保障了器件的长期稳定性。