电池太阳能

减少钙钛矿/电子传输层界面的非辐射复合是实现高性能稳定钙钛矿/硅叠层太阳能电池的关键挑战。本研究分析了能量损失，并设计了双层钝化策略以提升叠层电池的性能与耐久性。实验结果表明，该双层钝化策略可精确调控钙钛矿能级排列、降低缺陷密度并抑制界面非辐射复合。采用AlO/PDAI处理的单片式钙钛矿/硅叠层太阳能电池，在使用基于QCELLSQ.ANTUM技术制备的工业硅底电池上，实现了31.6%的光电转换效率。

DCTP在甲苯、氯苯和氯仿等低极性溶剂中具有良好的溶解性，且不会损伤钙钛矿表面。经氯苯加工的DCTP中间层能充分钝化钙钛矿表面缺陷，并优化钙钛矿/空穴传输层界面的能级排列。结果表明，DCTP处理的器件实现了26.07%的冠军光电转换效率，且重现性优异，而参比器件效率为24.28%。

钙钛矿材料中高度能量无序导致严重的载流子非辐射复合，直接影响光伏器件的能量损失。目前，对钙钛矿太阳能电池中能量无序的调控及其与开路电压损失之间的关联尚不明确。本研究华侨大学吴季怀、北京大学朱瑞和西北工业大学涂用广等人通过原位NH生成调控钙钛矿结晶过程，提升了其能量有序度。最终，我们获得了乌尔巴赫能量低至23.7meV的高质量钙钛矿薄膜。

相态均匀的自组装分子是推动p-i-n型钙钛矿太阳能电池规模化制备的关键路径。然而，在提升SAMs热稳定性的同时实现其相态均匀性仍是一大挑战。飞行时间二次离子质谱与X射线光电子能谱进一步揭示了Ph-BC2PA在热老化条件下优异的形貌稳定性。文章亮点二聚SAMs设计实现高均匀性与强锚定：通过苯基/噻吩基桥联构建二聚SAMs，有效抑制分子聚集，形成均匀致密的空穴传输层，并显著增强在ITO表面的锚定能。

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。

自组装分子因其可调控性和低成本合成优势，成为钙钛矿太阳能电池中极具前景的空穴传输材料。研究发现，PA基团的位置显著影响SAMs的功函数，进而调控电荷收集效率与器件性能。这种分子堆叠方式的变化改变了界面电学特性与稳定性，其中面朝上构型通过增强与钙钛矿界面的结合强度，降低了串联电阻并提升了光热稳定性。本研究凸显了分子设计在优化SAMs取向与界面特性方面对提升钙钛矿太阳能电池效率与耐久性的重要性。

宽带隙钙钛矿在实现高效钙钛矿/硅叠层太阳能电池方面潜力巨大，然而钙钛矿/电子选择性接触界面的能量损失仍是限制其效率提升的关键瓶颈。更重要的是，该笼状阳离子可诱导形成面内取向的纯相准二维钙钛矿，并表现出显著铁电效应，通过提升表面功函数促进载流子分离与提取。

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。

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。

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。