论文概览柔性钙钛矿太阳能电池是未来可穿戴设备和便携电器的理想解决方案,但目前仍存在两大难题:效率不够高、容易弯折损坏。亮点解析基于软共轭拓展策略的SAM设计:对比传统刚性共轭分子2PACz,软共轭拓展策略在2PACz骨架引入可旋转噻吩-苯基单元,形成PhT-2PACz。
甲脒铅碘钙钛矿太阳能电池因其理想带隙和高效率而备受关注,但存在不稳定性和缺陷限制性能的问题。本文浙江大学傅伟飞、陈红征和浙江工业大学王垚等人提出一种双分子胺气相钝化策略,使用2-苯乙胺和乙二胺对在低湿度空气中刮涂制备的FAPbI薄膜进行高效钝化,显著提升表面均匀性。文章亮点首创双分子胺气相钝化策略:结合PEA与EDA的互补功能,PEA钝化Pb缺陷,EDA优化能级对齐,显著提升刮涂FAPbI薄膜的均匀性与性能。
甲脒碘化铅钙钛矿量子点因其优异的光电性能和溶液可加工性,在新一代光伏应用中展现出巨大潜力。最终,FAPbIPQDSCs实现了高达19.14%的功率转换效率,为目前该类型电池的最高效率。创纪录器件效率:CSME处理的FAPbIPQDSCs实现19.14%的效率,是目前该类型电池的最高值,同时器件表现出更低的迟滞效应和更高的稳定性。
目前仅少数二元体系突破20%效率,且依赖复杂形貌调控。南开大学陈永胜团队设计核不对称受体Ph-2F,实现二元器件效率20.33%,创不对称受体世界纪录。该设计通过协同调控形貌与能损,为产业化提供高稳定性新路径。EQE光谱响应扩展至894nm,积分电流误差3%。动力学曲线拟合显示Ph-2F体系激子解离时间(τ)仅0.121ps,扩散时间(τ)缩短至5.161ps,空穴转移效率达98.71%,为高效率提供动力学基础。
本研究中国科学院张丽萍,武汉大学余桢华、柯维俊和方国家等人通过在WBG钙钛矿前驱体中引入3,3-二氟吡咯烷盐酸盐和硫氰酸胍,设计了一种底部定向沉积的一维钙钛矿组装体,构建了异质结结构。最终,1.67eV的钙钛矿太阳能电池实现了1.284V的开路电压和23.29%的功率转换效率,在持续光照983小时后仍保持初始性能的90%。优化后的叠层器件VOC达到1.913V,稳态PCE为31.37%,为高效稳定的叠层光伏技术提供了新路径。
具有可调带隙的宽带隙(WBG,≥1.60 eV)混合卤化物钙钛矿对于推进叠层光伏(PV)至关重要。然而,宽带隙钙钛矿太阳能电池性能损失严重,通常直接与卤离子迁移(HIM)有关。虽然抑制卤离子迁移的策略改善了器件性能,但卤离子迁移与器件性能之间的潜在关系仍然模糊且存在争议。
尽管有机太阳能电池(OSCs)的效率已超过20%,但大多数高效器件依赖于三元活性层以平衡开路电压(VOC)、短路电流密度(JSC)和填充因子(FF)。相比之下,二元器件具有形貌调控简单、工艺复杂度低和重复性好等优势,更有利于未来应用。本研究南开大学万相见等人通过结合中心核不对称取代与卤素工程,设计并合成了两种不对称受体Ph-2F和Ph-2Cl。这种不对称设计显著提升了受体的发光性能(Ph-2F的PLQY达10.36%),有效抑制了非辐射能量损失(ΔE3低至0.193 eV),同时优化了与聚合物给体PM6的纳米形貌。最终,基于PM6:Ph-2F的二元器件实现了20.33%的冠军效率(认证效率19.70%),是目前不对称受体二元OSCs的最高值。此外,13.5 cm²的大面积模块效率达到17.16%,创下二元OSCs模块的效率纪录。
尽管配位稳定的晶格和溶液可加工性使混合A位钙钛矿成为高效稳定光伏器件的理想材料,但甲脒和铯之间的自发阳离子分离严重威胁器件性能。为解决这一问题,我们开发了一种双位点添加剂介导的结晶策略,通过双功能分子设计实现薄膜均质化并最小化界面损失。我们的研究为溶液化学设计、结晶控制和制造可扩展性提供了创新见解,为钙钛矿光伏商业化建立了稳健框架。
基于此,武汉大学何建华等人开发了一种采用双功能分子设计的双位点添加剂介导结晶策略,该策略可实现薄膜均质化并最大限度地减少界面损失。图2.用于均质化FA-Cs基钙钛矿的双位点添加剂介导的结晶策略。总之,作者发现混合阳离子钙钛矿中普遍存在的相分离是推进钙钛矿太阳能电池技术的关键障碍。这种双位点添加剂介导的结晶策略实现了多功能调节,显著抑制了A-位点阳离子偏析。
深度精度Figure1展示了五种卤化聚苯乙烯衍生物的分子结构及其与钙钛矿前驱体的相互作用机制。图3深入分析了聚合物修饰对钙钛矿光电性能的改善。PL光谱显示PFS使荧光强度增强2.7倍,证实缺陷减少。长期老化XRD显示PFS样品720小时后仍无PbI峰。这些结果从多个维度证实了卤化聚合物在极端环境下的稳定作用。