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。
层状聚合物太阳能电池(LBL PSCs)的垂直相分离形貌是性能突破的关键,但聚合物给体(D18)与非富勒烯受体(L8-BO)的不可控互扩散阻碍了组分平衡分布。该团队开发了两种挥发性异构添加剂2-BrIDB和5-BrIDB,通过调控D18与L8-BO的互扩散实现给受体平衡分布。其中,2-BrIDB可部分溶解D18薄膜,延长成膜时间并增强L8-BO分子有序堆积,使器件获得更理想的垂直相分离形貌和双连续网络结构。基于2-BrIDB的器件效率达20.81%(开路电压0.925 V,短路电流27.48 mA cm⁻²,填充因子81.85%),为二元LBL PSCs的最高效率之一。该成果以"Balanced Distribution of Donor and Acceptor Enabled by Volatile Isomerization Additives for 20.81% Efficiency Layer-by-Layer Polymer Solar Cells"为题发表于Energy & Environmental Science。
文章介绍无添加剂有机太阳能电池 (OSC) 通过消除与溶剂添加剂相关的加工复杂性,代表了向可扩展、稳定的光伏器件迈进的关键进步。然而,在没有活性层的情况下实现最佳的活性层形态仍然是一项艰巨的挑战。基于此,山东大学张茂杰等人介绍了一种聚合物工程策略,以增强无添加剂 OSC 的形态控制和器件性能。通过将一小部分聚合物受体 PY-DT 掺入 D18:L8-BO 共混系统中,我们证明了 PY-DT
混合蒸发/叶片涂层 (r) 制造的钙钛矿/硅叠层太阳能电池的 STEM 图像 图片来源: Fraunhofer ISE在EES Solar上发表的论文“Coating dynamics
文章介绍钙钛矿太阳能电池 (PSC) 的效率得到了显着提高,但不平衡的 δ 到 α 相结晶转变动力学和缺陷仍然是器件可重复性和稳定性的重大障碍。基于此,中科院化学所宋延林等人利用草酸胍 (GAOA) 作为离子对稳定剂,同时调节结晶动力学并稳定α相钙钛矿。GAOA 和 Pb-I 框架的氢键和双齿螯合静电相互作用有效调节δ 到 α 结晶相变速率,限制溶剂蒸发过程中组分的损失。该策略证明了对
Tian Du&Christoph J. Brabec等于EES刊发超一微米厚无孔洞钙钛矿层实现高效全印刷太阳能电池的最新研究成果。该研究提出了一种二维钙钛矿层辅助生长策略,通过促进基底处的异相成核来
精心设计的功能分子对钝化有害缺陷和制备高性能钙钛矿太阳能电池具有重要意义。然而,钝化剂的系统设计和明智选择的简单而严格的方法仍有待建立。鉴于此,云南大学张文华等人在期刊《Energy & Environmental Science》上发文“Molecular Integration of Lewis bases for Efficient and Stable Inverted