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。
溶解度是调控钙钛矿单晶生长的关键物理性质。逆温结晶法因其可利用升温过程中溶解度下降的特性,被广泛用于制备高质量钙钛矿单晶,以构建高性能X射线探测器。本文复旦大学解凤贤等人提出一种温度调控有机配位机制,以突破多种钙钛矿组分在ITC过程中的溶剂限制。本研究为高质量钙钛矿单晶的合成提供了新机制,并推动了其进一步应用。
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。
自组装分子因其可调控性和低成本合成优势,成为钙钛矿太阳能电池中极具前景的空穴传输材料。研究发现,PA基团的位置显著影响SAMs的功函数,进而调控电荷收集效率与器件性能。这种分子堆叠方式的变化改变了界面电学特性与稳定性,其中面朝上构型通过增强与钙钛矿界面的结合强度,降低了串联电阻并提升了光热稳定性。本研究凸显了分子设计在优化SAMs取向与界面特性方面对提升钙钛矿太阳能电池效率与耐久性的重要性。
在金属卤化物钙钛矿中用无机Cs取代有机阳离子,因其优异的热稳定性和理想的带隙,为发展高性能叠层太阳能电池提供了广阔前景。研究发现,AGS的引入可原位形成PbSO点并与钙钛矿前驱体相互作用,从而严格调控无机钙钛矿的结晶过程,实现快速成核并加速相变过程。结合钙钛矿与TiO之间改善的界面能级匹配,修饰后的无机钙钛矿太阳能电池的光电转换效率从19.84%提升至22.22%,电压亏损仅为0.44V。
本文浙江大学杭鹏杰和余学功等人提出了一种在二维钙钛矿中间层中引入n型调控的策略,通过将SbCl掺入PEAI基二维钙钛矿中,实现了2D层的n型掺杂,显著提升了电子密度,构建了增强的场效应以优化钙钛矿/C界面的钝化效果。叠层效率突破33%:单结宽带隙钙钛矿电池效率达23.20%,钙钛矿-硅叠层电池效率达33.10%,是目前报道的最高效率之一。
本征可拉伸有机太阳能电池在下一代可穿戴电子中极具潜力。本文山东大学杜晓艳、郝晓涛和天津大学叶龙等人提出“有效弹性体密度”这一统一分子描述符,用于定量评估弹性体结构如何影响IS-OSCs的形貌与功能。文章亮点提出统一描述符De:首次引入“有效弹性体密度”作为量化指标,系统关联弹性体结构与器件光电-机械性能之间的权衡关系。