除单结器件外,偶极钝化技术对全钙钛矿叠层太阳能电池也具有深远意义。通过解决窄带隙子电池中最棘手的损耗问题之一,该方法为钙钛矿叠层器件实现此前被认为难以企及的效率铺平了道路,预示着高效、可规模化的太阳能利用新时代的到来。
Wu 等人设计了并合成了开壳层的两种双自由基SAMs:RS-1 和 RS-2,其中RS-2额外引入甲氧基增强与钙钛矿的相互作用,RS-1 和 RS-2平面共轭的给体-受体结构,可以促进电子离域与双自由基态形成,通过引入空间位阻基团,提高了分子稳定性和溶液可加工性。
窄带隙子电池中空穴传输层与钙钛矿界面处的非辐射复合损失限制了全钙钛矿叠层太阳能电池的光电转换效率。此外,该策略有效缓解了叠层器件互联层引起的接触损失,最终实现全钙钛矿叠层电池的30.6%效率。全钙钛矿叠层电池认证效率突破30%大关,具备产业化前景:叠层电池认证稳态效率达30.1%与29.6%,具备良好的重复性与操作稳定性,是当前全钙钛矿叠层电池的最高效率之一。
10月20日,从复旦大学获悉,该校智能材料与未来能源创新学院青年研究员梁佳团队研发出锡基钙钛矿太阳能电池,其实现全生命周期无害化,突破了该领域光电转换效率的世界纪录。锡基钙钛矿太阳能电池虽绿色无害,但器件的稳定性和光电转换效率却比较低。经第三方权威认证,该太阳能电池光电转换效率达到17.7%,刷新了此前锡基钙钛矿太阳能电池光电转换效率约16.5%的世界纪录。
论文总览热蒸发作为一种成熟的薄膜制造技术,在PSCs的可扩展制造方面展现出巨大潜力,但目前全热蒸发PSCs的性能仍落后于溶液法制备的电池。针对上述问题,南工大黄维院士、陈永华、夏英东、郭庆勋团队提出了一种创新的反向层序蒸发策略。图c的核磁共振谱进一步证实了这种相互作用,FAI与2PACz混合后出现了胺基质子的分裂现象。图d的效率演进图清晰展示了该工作在全热蒸发PSCs发展中的重要突破。
目前主要策略是在钙钛矿表面引入阻挡层以抑制离子迁移,但由于载流子传输的制约,此类方法无法完全阻止离子移动。本研究上海交通大学韩礼元和韩奇峰等人首次量化了抑制碘离子迁出所需的能垒阈值,并设计了一种复合功能层,通过散射与漂移协同作用达到该能垒要求,使碘离子迁移率降低99.9%。
本研究南开大学刘永胜等人成功开发了一种原位聚合策略,构建功能性底部界面层与体相聚合物网络,实现了大气环境下刮涂钙钛矿薄膜的结晶控制与缺陷钝化。最终,基于大气刮涂钙钛矿薄膜的器件在5×5cm微型组件中实现了20.78%的稳态效率。高效大面积刮涂工艺:在开放大气环境中实现刮涂制备,微型组件稳态效率达20.78%,为机械划线模块中迄今最高效率之一。
图2:器件性能突破该图证实反溶剂策略使PM6:D18:L8BO-X基器件效率突破20.51%,创无卤溶剂处理OSCs纪录。图6:大面积模块制备甲醇浸泡技术将反溶剂策略拓展至大面积制备,17.06cm模块效率达17.23%。插图对比显示浸泡处理有效抑制"咖啡环效应",刀刮涂布器件效率从17.69%提升至18.85%。结论展望本研究通过创新的反溶剂策略,成功解决了无卤溶剂加工中分子过度聚集与相分离过大的难题,实现了高效率、高稳定性与大面积加工的协同突破。
无卤溶剂加工对有机太阳能电池的工业化生产与环境可持续性至关重要。此外,将反溶剂策略扩展至甲醇浸泡法用于大面积制备,获得了17.23%的组件效率纪录,是目前活性面积超过10.0cm的OSC组件中性能最优的之一。文章亮点:创新反溶剂策略突破效率瓶颈:通过甲醇作为环保抗溶剂,精准调控材料沉淀过程,将分子聚集时间从3.4秒缩短至0.5秒,实现优化的相分离形貌,器件效率提升至20.51%,创无卤溶剂OSCs新纪录。
结果表明,单结Sn-Pb钙钛矿太阳能电池实现了23.4%的光电转换效率,并在最大功率点跟踪950小时后仍保持初始效率的94.9%。高效稳定的单结与叠层器件性能:单结Sn-PbPSCs效率达23.4%,叠层器件效率突破29.6%,并分别在950小时和900小时MPP跟踪后仍保持94.9%和93.4%的初始效率,稳定性显著提升。