电池太阳能

钙钛矿/有机叠层太阳能电池是突破单结器件效率极限的潜力路径，然而其性能受限于有机子电池中的复合损失。当给体含量不足时，受体分子易发生聚集，破坏分子堆叠并降低结晶度。这些形貌变化阻碍了激子解离，进而导致电荷复合并降低整体器件性能。通过优化薄膜形貌与结晶过程，我们成功降低了复合损失，实现了效率高达26.42%的钙钛矿/有机叠层太阳能电池。

钙钛矿材料因其优异的光电特性——如可调的直接带隙和长载流子扩散长度——成为叠层太阳能电池结构中理想的吸收层。在全钙钛矿叠层电池中，宽带隙与窄带隙子电池的集成能够更高效地利用太阳光谱，认证效率已高达30.1%。宽带隙钙钛矿易发生光致相分离和深能级缺陷形成，而窄带隙钙钛矿则易受Sn氧化和异步结晶缺陷的影响。因此，实现耐用的全钙钛矿叠层电池需全面理解影响宽窄带隙吸收层的降解机制。

3D/2D异质结中的能带失配是导致该类钙钛矿太阳能电池发生非辐射复合的重要原因之一。研究发现，负偶极层可有效消除3D/2D异质结的能带失配，加速电子跨界面传输。最终，实现了超过25%的高效且稳定的转换效率，是目前采用直接沉积2D钙钛矿的3D/2D双层堆叠电池中性能最高的之一。本工作为推动3D/2D异质结钙钛矿电池技术提供了有效的能带管理策略。

自组装分子作为空穴选择层在钙钛矿太阳能电池中取得了巨大成功。然而，有效调控杂化自组装分子在氧化铟锡衬底上的吸附构型仍具挑战，这直接影响其取向与均匀性。增强埋底界面质量与电荷传输：BSCA共组装诱导的垂直排列促进更致密、均匀的SAM覆盖，提升钙钛矿结晶质量，加快电荷提取并有效抑制非辐射复合。

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%。

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。