PFPA双功能锚定调控钙钛矿成核与结晶,抑制δ相提升太阳能电池效率与稳定性第一作者:龚程通讯作者:张聪*,李海云*,张鸿*,许梁*单位:江西理工大学,河南理工大学,复旦大学α-甲脒铅碘钙钛矿因窄带隙、高热稳定性,成为高效钙钛矿太阳能电池的核心候选材料。
本研究强调了一种可扩展且具有成本效益的高性能制备钙钛矿太阳能电池和模组的途径。总之,通过引入各种添加剂,有效地控制了钙钛矿溶液的扩展和结晶行为,从而能够在常温条件下通过溶液自扩展工艺制备大面积钙钛矿薄膜。加入异丙醇显著改善了前体溶液的润湿性,促进了大面积均匀、高质量钙钛矿薄膜的形成。此外,通过优化溶液滴加方法,我们成功制备了均匀的大面积钙钛矿薄膜。
针对这一难题,华东师范大学保秦烨、广西大学阚志鹏团队创新性地引入高结晶p型有机半导体C8-BTBT作为固体添加剂,通过同步调控电荷动力学与相形态,成功实现了二元OSCs效率20.1%、填充因子81.9%的双突破。研究意义效率突破:PM6:L8-BO二元体系效率突破20.1%,FF达81.9%,为当前该体系最高值。光强依赖性Voc分析表明非辐射复合显著抑制,TPV/TPC测试证实载流子寿命延长1.8倍。
深圳先进技术研究院白杨&云南大学张文华&香港理工大学李刚等创新性的设计双齿配体MAMCI,成功解决了宽禁带钙钛矿中晶体取向与晶格应变的协同调控难题。深度精读图1:MAMCl分子界面相互作用与晶体取向调控机制图1通过多维度表征验证了MAMCl分子在钙钛矿界面的关键作用。热老化实验中,MAMCl改性薄膜PL峰位稳定,未出现相分离,而对照组0.5小时内即发生红移。结果表明,MAMCl通过晶界锚定效应同步实现应变释放与稳定性提升。
基于此,陕师大冯江山&大连化物所刘生忠&中石油蒋龙提出一种基于三苯胺衍生物的埋底界面改性策略,创新性地提出了热膨胀系数梯度排列的策略,构建了"应力释放-缺陷钝化-电荷传输"三元协同的界面调控模型,实现了应力释放、缺陷钝化与电荷传输的三重协同提升。图3:梯度热膨胀系数设计抑制应力与离子迁移图3深入揭示了TAPC层通过调控热膨胀系数来抑制热应力和离子迁移的机理。
论文概览实现均匀稳定的空穴传输层对大面积钙钛矿太阳能电池至关重要。这一系列创新成果为钙钛矿太阳能电池的界面工程提供了全新解决方案。商业应用的可扩展性和工作稳定性本研究通过一体化2PACz-NiOxHTL技术成功实现了钙钛矿太阳能组件的大面积制备。该技术通过NiOx合成过程中的一步法原位锚定,显著提升了界面结合力、薄膜均匀性和电荷传输性能,为钙钛矿太阳能电池的大面积制备提供了理想解决方案。
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。
理论研究曾预测Cs4ZnBi2Cl12等层状双钙钛矿具备成为p型透明导体的潜力,但始终缺乏实验证据支持。该工作报道了层状双钙钛矿Cs4ZnBi2Cl12在p型透明导体方向的实验突破。创新点:1.水合诱导的形貌调控—提出利用水合处理实现层状双钙钛矿纳米晶由球形向纳米棒的可控转变。水合诱导的晶格调控策略有望推广至更广泛的无铅钙钛矿体系,拓展其在透明电子学、光伏及光电探测等领域的应用。
在宽禁带钙钛矿太阳能电池中,钙钛矿薄膜的光致相分离以及自组装单分子层/钙钛矿界面的非辐射复合严重制约了器件效率和稳定性。本文中国科学院大学刘畅等人提出了一种利用可控路易斯碱小分子改善Me-4PACz/钙钛矿界面的策略,有效抑制界面缺陷并促进高质量钙钛矿结晶。经TPP处理的单结电池在1.77eV带隙下实现了20.46%的光电转换效率和1.34V的高开路电压,是该带隙范围内报道的最高效率之一。
论文概览钙钛矿/有机叠层太阳能电池是突破单结器件效率极限的重要技术路径,然而其性能长期受限于有机子电池中的复合损失。推动叠层效率突破:将钙钛矿/有机叠层电池效率提升至26.42%,跻身国际领先水平。结论展望本研究通过系统揭示给体含量对有机薄膜生长动力学、结晶特性与复合损失的调控机制,成功将钙钛矿/有机叠层太阳能电池的效率提升至26.42%,实现了对该体系复合损失的有效抑制与性能优化。