尽管有机光伏在能量转换效率方面取得了显著进展,但其热不稳定性仍是关键挑战。基于上述策略,实现了约18%初始效率的有机光伏电池在经历1032小时湿热测试和200次热循环测试后,仍能保持94%的初始效率,是目前在湿热和热循环测试标准下报道的最高稳定性之一。揭示界面降解机制并引入C60保护层发现活性层与氧化钼界面反应是热降解主因,引入3纳米厚C60中间层可有效抑制初始衰减现象,显著提升器件热稳定性。
残余应力会导致钙钛矿晶格畸变,进而形成位错、空位等局域缺陷,这些缺陷作为非辐射复合中心严重影响钙钛矿薄膜的稳定性。此外,该器件在1.55eV带隙的同类PSC中实现了最低的开路电压损失,并展现出优异的长期稳定性。这些成果为钙钛矿薄膜的埋底界面修饰和高效柔性PSC的制备提供了一条有前景的路径。
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。
然而,其性能受到钙钛矿/电子传输层上界面的严重限制。该界面主导电子提取效率、离子迁移和非辐射复合,直接影响开路电压和填充因子。此外,界面缺陷、能级失配和化学不稳定性常导致迟滞和性能衰减,阻碍商业化进程。多维界面结构优化策略:提出2D/3D异质结、动态共价界面等创新结构,显著增强电荷提取效率并抑制离子迁移,实现超过33%的认证效率。
同时,MBP展现出超强的浸润性,有助于溶液法制备过程中钙钛矿前驱体的均匀沉积,减少缺陷形成。基于这一界面优化策略,小面积TPSCs实现了17.89%的认证光电转换效率,反向扫描效率达17.71%,刷新了当前TPSCs领域的最高效率纪录。此外,大面积器件也取得了14.40%的优异效率,同样处于国际领先水平。这一成果不仅推动了高效稳定锡基钙钛矿太阳能电池的发展,也为未来无铅光伏技术的商业化应用奠定了坚实基础。大面积TPSCs也实现了14.40%的效率,同样创下纪录。
实验结果证实,双层钝化策略能够精确调节钙钛矿的能级对齐,降低缺陷密度,并抑制界面非辐射复合。结合AlOx/PDAI2处理的整体钙钛矿/硅叠层太阳能电池实现了31.6%的光电转换效率,使用的是采用QCELLSQ.ANTUM技术制造的工业硅底电池。基于这一研究方法,研究人员提出了一种针对钙钛矿/硅叠层太阳能电池特定挑战的双层钝化策略。通过利用AlOx和PDAI2的互补优势,双层钝化策略同时解决了能量损失和稳定性的问题,在不影响离子传输动力学的前提下优化了界面特性。
结论展望本研究通过引入磷基小分子TPP调控Me-4PACz/钙钛矿界面,实现了缺陷钝化、结晶调控与离子迁移抑制的协同优化,不仅在宽带隙钙钛矿电池中取得20.46%的高效率,更推动全钙钛矿叠层电池效率突破29.71%,并具备出色的长期稳定性。该工作为钙钛矿界面工程提供了新的分子设计思路与工艺路径,对未来高性能、高稳定性钙钛矿光电器件的开发具有重要指导意义。
基于此,倒置钙钛矿太阳电池实现了27.02%的PCE,并在连续光照、最大功率点跟踪2000小时后仍保持98.2%的初始效率。大面积组件认证稳态效率达23.18%;全钙钛矿叠层电池认证效率达29.07%。结论展望本研究通过引入双分子芳香相互作用的新颖设计,成功实现了钙钛矿晶体晶面沿面外取向生长与多重缺陷协同钝化,最终在单结、模块与叠层电池中均制备了高效稳定的光伏器件,进而为推动钙钛矿光伏技术走向产业化提供了可行的材料设计参考。
胍盐和硫脲衍生物在抑制浅层和深层缺陷、调控钙钛矿结晶以及提升钙钛矿太阳能电池性能方面具有重要作用。本文河北工业大学陈聪、陕西师范大学刘生忠、成都理工大学蒲生彦和段玉伟等人设计了一种不对称的异硫脲-胍杂化二盐酸盐分子,将两种功能基团整合在噻唑骨架上,以克服长期以来被忽视的胍盐与硫脲添加剂之间的竞争关系。
通过溶液法制备高性能钙钛矿太阳能电池有利于低成本的商业化生产,因此在溶液和固态阶段稳定钙钛矿至关重要。为解决这一问题,研究人员引入了4-苯肼来改性钙钛矿溶液,从而显著提高了其储存稳定性。随后,使用改性后的溶液制备PSCs时,无论钙钛矿溶液老化时间如何,都获得了显著提高且高度一致的光电转换效率,并且具有优异的运行稳定性,能够在1830小时内保持PCE≥92%。这项工作极大地有助于理解和改性钙钛矿在溶液和固态阶段的降解。