IMEC、哈瑟尔特大学与根特大学的研究人员,针对宽禁带钙钛矿太阳能电池在实际应用条件下的稳定性难题展开研究。研究结果强调,钙钛矿的稳定性并不是一个普遍的特征,而是在很大程度上取决于所施加的应力类型。通过绘制宽能隙钙钛矿的主要降解途径,这项研究代表了迈向稳定、可扩展和商业上可行的叠层钙钛矿太阳能技术道路上的一个重要里程碑。
金属卤化物钙钛矿太阳能电池在单结和多结器件中达到了具有竞争力的光电转换效率。加强对缺陷在金属卤化物钙钛矿不稳定性中的作用研究促使起草了一项关于测试程序的共识以研究钙钛矿太阳能器件的稳定性。其中包括验证光浸泡和电场下的离子迁移或卤化物特征的可逆降解等现象钙钛矿半导体。在报告实际初始PCE的研究中,用于稳定性测试的器件通常表现出低于性能最佳器件的效率。
结论展望本研究通过表面硫化构建Pb-S键异质结,首次实现倒置钙钛矿电池效率突破24%,同时解决长期困扰的界面稳定性与离子迁移问题。该创新不仅验证了“强化学键合-能级调控-晶格匹配”的协同机制,还为钙钛矿界面工程提供新思路——通过构建稳定无机-有机杂化界面,平衡效率与稳定性。这项研究为高效、稳定又环保的钙钛矿电池商业化扫清核心障碍,未来清洁能源普及再添强动力。
科学家最新发现,采用1,3-二氨基丙烷二氢碘化物均匀涂覆钙钛矿层表面,可将钙钛矿硅叠层电池的转换效率提升至33.1%,并延长器件的户外长期稳定性。然而,在这种大型金字塔绒面上制备钙钛矿叠层需克服一系列困难,因此吸引了众多研究团队参与攻关。此次的钙钛矿表面钝化方案,是该领域的最新突破。该研究团队还发现,钙钛矿表面钝化可提升整个钙钛矿层的电导率,进而提高叠层电池的填充因子。
在无预沉积空穴传输层的钙钛矿太阳能电池中,利用自组装分子建立低阻钙钛矿/ITO接触对实现高效空穴传输至关重要。ATAA的小分子尺寸和与DMAcPA的分子间相互作用,使其能均匀分散于大尺寸DMAcPA之间,促进致密分子排列,有效抑制聚集,提升空穴传输效率。实现高效率与高稳定性:倒置PSCs效率高达26.64%,并在1000小时连续光照下保持98.5%的初始效率,显著提升器件稳定性。
阻碍钙钛矿太阳能电池的持续挑战之一在于其空穴传输层的制备方式。结果是双重好处—精确掺杂的有机半导体和消除破坏稳定性的移动锂离子。当集成到钙钛矿太阳能电池中时,其结果令人印象深刻。通过简化掺杂工艺,同时解决锂离子迁移问题,电解掺杂既能提供更高的性能,又能提供更高的可靠性。它代表着钙钛矿太阳能电池不仅在实验室中创下记录,而且足够实用和稳定,适合实际部署的重大进步。
Spiro-OMeTAD因其能级匹配良好和界面兼容性优异,一直是高效钙钛矿太阳能电池中的基准空穴传输材料。本综述韩国化学技术研究院NamJoongJeon和蔚山国立科学技术院DongSukKim等人从机理角度系统阐述了Spiro-OMeTAD基空穴传输层中掺杂剂诱导的不稳定性,揭示了其在工作应力下性能损失的物理化学根源。兼顾高效与稳定:通过分子设计与掺杂工程,实现了Spiro-OMeTAD基器件在26%以上效率的同时,具备长达1000小时以上的操作稳定性,推动其商业化进程。
南京工业大学和中山大学的研究人员研究了锂阳离子掺杂剂如何影响钙钛矿太阳能电池,揭示了现实的明暗循环过程中的临界不稳定性。为了解决这种不稳定性,研究人员用甲基铵取代锂作为空穴传输层掺杂剂;甲基铵没有迁移或未反应的残留物,保持了钙钛矿相的完整性。这项工作强调了锂驱动的相降解是钙钛矿稳定性的隐藏威胁,并提出了甲基铵掺杂作为一种稳健的解决方案,为在现实条件下设计耐用的钙钛矿太阳能电池制定了清晰的策略。
研究意义破解昼夜循环稳定性瓶颈:首次明确锂迁移是明暗交替条件下器件失效的主因,并提出有效替代方案。结论展望本研究通过揭示锂离子在昼夜循环条件下的迁移与相变机制,提出并验证了一种新型无锂掺杂剂MATFSI,成功解决了钙钛矿太阳能电池在实际运行中的稳定性瓶颈。
钙钛矿薄膜中不可控的结晶过程会产生大量缺陷,尤其是顶部和底部界面处的缺陷,导致界面复合,严重损害器件效率与长期稳定性。