效率:DCA-1F共SAMs器件表现最优,冠军PCE26.11%,开路电压1.179V,短路电流密度25.89mA/cm,填充因子85.49%;DCA-0F、DCA-2F共SAMs器件PCE分别为25.21%、25.05%,均高于纯MeO-2PACz对照组。稳定性:30-50%湿度环境下储存1000小时,DCA-1F共SAMs器件保持90%初始PCE;1太阳光照下最大功率点跟踪1000小时,仍维持~90%效率,而纯MeO-2PACz器件500小时后效率衰减超50%。DCA分子与MeO-2PACz在溶液状态下自聚集行为的示意图。近期报道的基于共自组装单分子层策略的高效钙钛矿太阳能电池性能汇总。
咔唑基自组装单层膜作为倒置钙钛矿太阳能电池中的空穴传输层被广泛使用,但它们在溶液中易形成胶束,导致界面均匀性下降。本文苏州大学袁建宇等人设计并成功合成了一系列氟化共轭SAMs,开发出一种用于高性能倒置PSCs的共SAM体系。基于DCA-0F、DCA-1F和DCA-2F共SAMs制备的倒置PSCs分别实现了25.21%、26.11%和25.05%的冠军光电转换效率。共SAM策略实现高效稳定器件:DCA-1F与MeO-2PACz共混形成均匀单层,使倒置PSCs效率提升至26.11%,并在MPP跟踪1000小时后保持约90%初始效率。
近年来,由于低温加工带来的高效率与运行稳定性优势,研究重点逐渐从正置转向倒置钙钛矿太阳能电池。本研究为设计钙钛矿成分以进一步提升PSCs性能与寿命提供了机理上的见解。
江西理工大学团队Advanced Energy Materials:底部锚定实现阳离子均匀分布与无应变结晶,打造高效稳定倒置钙钛矿太阳能电池
钙钛矿太阳能电池(PSCs)在长期稳定性方面面临挑战,尤其是在反向偏压下。
倒置型钙钛矿太阳能电池(p-i-n pero-SCs)采用氧化镍(NiOx)与自组装单分子层(SAM)作为空穴传输层(HTL),已展现出较高的光电转换效率(PCE)。然而,NiOx表面镍价态的多样性给高质量SAM HTL的构建带来了复杂性。
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。
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。
实验结果表明,F-CPP处理后的钙钛矿薄膜介电常数提升约2倍,器件瞬态反向击穿电压达-6.6V,为银基钙钛矿太阳能电池中的最高值之一。结论展望本研究通过引入F-CPP介电分子桥,成功实现了钙钛矿太阳能电池效率与反向击穿电压的双重突破,首次系统解决了钙钛矿电池在实际应用中的反向偏压稳定性难题。
本文成都理工大学陈雨和四川大学彭强等人提出了一种介电分子桥策略,采用双氯膦调控钙钛矿结晶、抑制离子迁移、调节界面能带排列并钝化非辐射复合。最优器件实现了26.60%的光电转换效率,最大瞬态反向击穿电压达-6.6V。介电性能显著增强:F-CPP处理使钙钛矿介电常数提升约两倍,器件瞬态反向击穿电压高达-6.6V,反向稳定性大幅提升。高效率与高稳定性兼具:器件效率达26.60%,并在多种应力测试下表现出优异的长期稳定性。