钙钛矿是创造新型微电子学的有前途的材料。然而,钙钛矿忆阻器由于其不稳定性而仍然不适合实际应用。不仅水分和氧气穿透这些边界,导致钙钛矿发生化学降解,而且金属离子也会从电极中不受控制地迁移,这导致忆阻器在相同电压下不可替代的切换。该团队首次提出了一种钙钛矿忆阻器,该忆阻器可以承受1,500多次重写循环,并且在室内运行数月后不会降解。其他类似的钙钛矿器件需要200到35,000纳瓦,这些参数使开发非常紧凑和节能。
在这项工作中,作者提出了一个数据驱动、算法指导的实验框架,用于系统优化PSCs的性能。在高性能钙钛矿太阳能电池优化中,数据驱动方法面临诸多挑战,优化算法可以作为一种系统化的方法,用于指导数据收集并在无需大量数据的情况下识别最佳设计。在此,科学家报道了DFO算法指导实验的成功应用,该方法系统地优化了PSCs器件堆栈多层中的多达六个工艺变量。
该方法通过构建低温真空环境对前驱体湿膜进行加工,实现了溶剂蒸发动力学的精准调控,最终形成高致密性、低缺陷密度的钙钛矿薄膜。得益于SSVF法制备的钙钛矿薄膜具有增强的相稳定性,所得电池表现出卓越的运行耐久性,在连续工作1000小时后仍能保持94%以上的初始效率。所有器件均在FTO衬底玻璃侧贴附减反射膜。
不对称设计已成为提升有机太阳能电池中非富勒烯受体性能的有效策略。最终,基于纯手性双面IE4F的OSC实现了8.17%的能量转换效率,是meso-IE4F的三倍以上。本研究揭示了NFA异构化的重要性,并为同手性不对称NFA提供了新的分子设计策略。研究亮点:首次在有机太阳能电池体异质结中实现CISS效应手性双面NFA在纯膜和BHJ中分别实现高达~70%和~50%的自旋极化率,为OSC中自旋调控开辟新路径。
采用该电极的可逆固体氧化物电池在燃料电池和水电解模式下均展现出卓越性能与长期稳定性。在实际工况下表现出极强稳定性在含CO(2%)与湿度的空气中,HE-PBC电极的衰减率远低于传统电极,寿命超过1000小时。
高效单结与叠层器件性能突破:单结1.68eV宽带隙钙钛矿太阳能电池效率达23.49%,开路电压高达1.291V;叠层器件效率突破31.12%,为全溶液两步法制备叠层电池中的最高纪录。优异稳定性与缺陷钝化机制:BCF分子迁移至晶界与表面,有效钝化缺陷,抑制非辐射复合与卤素相分离,器件在连续运行500-750小时后仍保持90%以上的初始性能。
深度精读图1:分子弹簧机制解析图1揭示了TorsionerSAM通过可逆热驱动苯环扭转释放钙钛矿应变的分子机制。光谱实验证实,TorsionerSAM在加热时出现可逆的荧光猝灭和拉曼峰位移,而刚性结构的FixerSAM无明显变化。图2:应变释放效果验证图2通过多维度表征证实TorsionerSAM显著降低钙钛矿薄膜残余应变。
刚性叠层电池的效率纪录不断被刷新,从2013年的13.7%一路攀升至2025年的34.9%,然而柔性叠层电池的发展却始终滞后,此前最高效率仅为29.88%。深度精读图1:器件结构与性能突破图1展示了柔性钙钛矿/晶硅叠层太阳能电池的器件结构与关键性能。冠军器件认证效率达33.6%,开路电压创2.015V纪录,稳态功率输出达33.2%。这些数据充分验证了该柔性叠层电池在实际应用场景下的可靠性。柔性叠层电池效率随退火温度升高而提升,最优条件下平均效率达33.4%。
DCl介导的准二维钙钛矿引起的极化原理示意图。结果是形成了铁电准二维钙钛矿层,增强了电荷传输并抑制了整个界面的复合。当集成到基于隧道氧化物钝化接触的1.0cm整体钙钛矿/硅叠层电池中时,DCl介导的钙钛矿顶部电池可提供令人印象深刻的31.1%的PCE。
大多数高性能钙钛矿材料在结晶过程中使用添加剂来控制晶体生长,然而,它们在结晶过程中的作用仍不明确。在由前驱体墨水制备钙钛矿薄膜的过程中,一个主要挑战是控制钙钛矿晶粒的生长。尽管溶剂和添加剂工程对最终钙钛矿层的影响已有充分文献记录,其支配结晶过程的基本机制仍然存在激烈争论。大量证据证实,常见路易斯碱溶剂能够与钙钛矿前驱体形成此类复合结构。



