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。
实现良好调控的电子选择层对于钙钛矿太阳能电池的器件规模化与性能至关重要。尽管苯基-C61-丁酸甲酯是反式钙钛矿太阳能电池中一种极具潜力的电子选择材料,但其在环境应力下会发生二聚化,加速材料降解,并影响高质量PCBM薄膜的制备,从而损害器件的长期运行稳定性和规模化生产。为解决这一问题,我们开发了一种分子掺杂剂FIBA,用于抑制PCBM二聚体的形成。
NiOx/自组装单分子层空穴传输双层结构已成为高性能倒置钙钛矿太阳能电池的首选架构。然而,在光热应力下,NiOx/钙钛矿界面发生的氧化还原反应会引发钙钛矿降解,严重制约了器件的长期稳定性。本文上海交通大学王言博和韩礼元等人通过在常用的咔唑类SAM中引入功能化烟酸衍生物,构建了共自组装结构。文章亮点:共自组装策略提升界面稳定性:通过引入6-HNA与6-MNA分子,有效抑制NiOx/钙钛矿界面的氧化还原反应,减少Ni、Pb和I等有害物种的生成。
钙钛矿前驱体溶液的老化动力学对太阳能电池的光伏性能具有决定性影响。然而,低维钙钛矿前驱体中的降解机制尚不明确,尤其是间隔阳离子在调控分解路径中的关键作用。本研究南昌大学胡婷和陈义旺等人揭示了低维钙钛矿前驱体的内在老化机制,发现间隔阳离子的引入从根本上调控了分解动力学。文章亮点揭示间隔阳离子介导的老化机制:首次系统阐明低维钙钛矿前驱体中GA与MA之间的不可逆加成-消除反应是导致性能衰退的关键路径。
在这项工作中,对1.84eV钙钛矿薄膜表面和底部界面的卤素离子分布进行了全面研究,结果表明在钙钛矿中存在严重的卤化物分布不均,这严重损害了器件的效率和稳定性。Yb3+离子与卤素阴离子之间的强配位调节了结晶动力学从而使富含Br和富含I区域分布均匀,从而产生了组成卤化物均匀分布的高质量钙钛矿薄膜。此外,Yb3+显著抑制了卤素迁移和离子交换过程,从而增强了相稳定性。
针对上述问题,浙江大学何海平、戴兴良和浙江工业大学李静等人提出了一种简单的“相再分布”策略,以抑制钙钛矿薄膜中的非辐射俄歇复合。具体而言,研究团队利用独特的挥发性铵盐作为调控剂,驱动结晶过程中低维杂质相的消除,在显著抑制俄歇复合的同时保证了薄膜的低损耗系数。文章亮点1.开发了挥发性铵盐驱动的“相再分布”策略,原位验证了结晶过程中低维钙钛矿杂质相的消除,实现了俄歇抑制和结晶优化。
论文概览宽带隙钙钛矿太阳能电池在叠层电池中具有突破Shockley–Queisser极限的潜力,但其在持续光照下易发生卤化物相分离,导致性能衰减。采用PHASET处理的1.79eV宽带隙钙钛矿电池效率达到20.23%,并在连续光照1200小时后仍保持97%的初始效率。图5:全钙钛矿叠层太阳能电池的性能突破该图实现28.64%效率的叠层器件。结论展望本研究通过原位表征手段揭示了宽带隙钙钛矿中光诱导相分离的动态过程,并开发出PHASET这一简单有效的抑制策略。
目前仅少数二元体系突破20%效率,且依赖复杂形貌调控。南开大学陈永胜团队设计核不对称受体Ph-2F,实现二元器件效率20.33%,创不对称受体世界纪录。该设计通过协同调控形貌与能损,为产业化提供高稳定性新路径。EQE光谱响应扩展至894nm,积分电流误差3%。动力学曲线拟合显示Ph-2F体系激子解离时间(τ)仅0.121ps,扩散时间(τ)缩短至5.161ps,空穴转移效率达98.71%,为高效率提供动力学基础。
研究人员设计了一种钙钛矿结晶动力学调控模板,通过同步引入 SCN⁻和挥发性 NH₄⁺配体,实现了钙钛矿的快速成核与晶体生长抑制。由此制备出的高质量钙钛矿薄膜具有更大的晶粒尺寸、更优异的结晶度、有序的表面形貌以及得到补偿的残余应变。值得注意的是,在钙钛矿薄膜的埋层界面检测到的残留 SCN⁻配体还倾向于充当界面钝化剂。
尽管有机太阳能电池(OSCs)的效率已超过20%,但大多数高效器件依赖于三元活性层以平衡开路电压(VOC)、短路电流密度(JSC)和填充因子(FF)。相比之下,二元器件具有形貌调控简单、工艺复杂度低和重复性好等优势,更有利于未来应用。本研究南开大学万相见等人通过结合中心核不对称取代与卤素工程,设计并合成了两种不对称受体Ph-2F和Ph-2Cl。这种不对称设计显著提升了受体的发光性能(Ph-2F的PLQY达10.36%),有效抑制了非辐射能量损失(ΔE3低至0.193 eV),同时优化了与聚合物给体PM6的纳米形貌。最终,基于PM6:Ph-2F的二元器件实现了20.33%的冠军效率(认证效率19.70%),是目前不对称受体二元OSCs的最高值。此外,13.5 cm²的大面积模块效率达到17.16%,创下二元OSCs模块的效率纪录。