钙钛矿太阳能电池(PSCs)在湿度、光照和高温等条件下的稳定性已取得显著进展,但仍面临反向偏压下的衰减问题,其主要原因在于碘离子(I⁻)的不可逆迁移。
近日,中国科研团队在钙钛矿/硅叠层太阳能电池领域取得重大突破,提出一种创新的“空间位阻互补协同策略”(SCSS),成功制备出认证效率高达32.12% 的叠层电池,在稳定性方面表现尤为出色——持续光照1000小时后仍保持80.5% 的初始效率。这一成果为解决钙钛矿/硅叠层电池界面复合与稳定性难题提供了全新思路。
界面偶极分子在实现高性能钙钛矿太阳能电池(PSCs)中起着至关重要的作用。然而,它们在界面处的随机分布常常限制了其有效调控界面能级和载流子提取的能力。
论文概览近年来,倒置钙钛矿太阳能电池在自组装分子使用方面效率迅速提高。技术亮点锚定强化:引入富羟基ITO纳米颗粒作为中间层,通过稳固的化学键合有效“锁住”自组装分子空穴传输层,从根本上抑制其在溶剂处理与长期运行中的脱附问题。通过计算P/Sn元素比,进一步评估了PSCs老化过程中SAM的脱附情况。如图4a所示,ITO/INPs/SAM基底上的钙钛矿显示出比ITO/SAM基底上的更强的PL猝灭,表明孔导电性更高,这归因于在钙钛矿涂覆过程中抑制了SAM的脱附。
SnO纳米颗粒溶液是目前制备高效溶液法钙钛矿太阳能电池中电子传输层的重要浆料。本文南京工业大学晁凌锋、夏英东和陈永华等人报道了一种磷酸盐缓冲合成策略,可有效稳定SnO胶体。基于此,钙钛矿太阳能电池实现了26.40%的高能量转换效率,并表现出优异的工作稳定性。精准调控表面化学状态,优化器件性能在弱碱性缓冲条件下,SnO薄膜表面羟基与氧空位达到平衡态,促进电荷提取、降低界面复合,最终使钙钛矿太阳能电池效率提升至26.40%。
东芝能源系统公司主导该项目,长州工业株式会社、电通信大学和金泽大学共同实施。该试验涉及将叠层的钙钛矿太阳能电池与铅稳定技术集成到户外测试模块中。该活动计划于2025年8月8日至2026年12月举行。
然而,在水合手性液晶体系中实现钙钛矿纳米晶的双手机性圆偏振发光仍面临挑战,主要因其易受水分诱导降解和液晶有序性破坏的影响,从而限制了发光效率、结构完整性和手性光学调控能力。重要的是,通过设计非对称双层结构的反射特性,该复合材料可实现依赖观察方向的双手机性圆偏振发光。
AP中的硫代羧酸盐基团可强螯合欠配位Pb,钝化缺陷并抑制铅泄露;其含氮部分与I形成氢键,抑制碘空位形成。本工作证明了AP作为高效界面调控剂的有效性,并为稳定高效全无机PSCs的多功能分子工程提供了新思路。高效缺陷抑制与能级优化:AP处理显著提升薄膜结晶质量、降低陷阱态密度,并优化钙钛矿/空穴传输层能级对齐,实现高达22.16%的转换效率与1.29V的高开路电压。
近年来,随着自组装分子的应用,倒置钙钛矿太阳能电池的效率迅速提升,但SAM分子易脱附的问题严重制约了器件稳定性。本研究华东师范大学李晓东和方俊锋等人引入功能化的氧化铟锡纳米颗粒,以促进并增强SAM在基底上的自组装。与ITO基底上传统物理吸附、易脱附的OH不同,INPs上的OH基团键合稳定,能耐受溶剂冲洗和长期老化,从而抑制器件老化过程中SAM的脱附。
近日,中国科学院上海高等研究院光源科学中心研究人员成功将邻苯二甲酸氢钾作为多功能添加剂引入SnO2电子传输层,以同步改变ETL性质和SnO2/钙钛矿埋底界面。此外,KHP在ETL中均匀分布,并在热退火过程中逐渐扩散至埋底界面和钙钛矿层,进一步与未配位的Pb离子配位,降低钙钛矿的表面及体相缺陷密度,缓解薄膜内部应力。