柔性全钙钛矿叠层太阳能电池(TSC)有望为便携和航空航天应用提供轻量化电源,但其性能仍受限于窄带隙(NBG)子电池中的界面损耗,尤其是源自聚(3,4-乙烯二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS)的损失。
图1基于4PACz寡聚物共沉积构建的器件结构示意图及相应的器件效率针对上述问题,河南大学李萌教授团队提出自组装寡聚物—钙钛矿共沉积策略,利用合理设计的4PACz低聚物在成膜过程中自组装,实现功函数调节、电荷传输增强、结晶引导与缺陷钝化的协同优化。其中,三聚体4PACz在溶解度与缺陷抑制之间取得最佳平衡。本工作得到了国家自然科学基金委、河南省科学技术厅和河南大学的大力支持。
鉴于有机阳离子具有丰富的可调性,理解二维钙钛矿的激子动力学行为成为拓展二维钙钛矿在光电子器件应用的关键。理论研究指出该体系具有II型的电子能级排列,认为低于带隙的吸收峰是电荷转移激子。这为进一步设计光子上转换的二维钙钛矿材料提供了新设计原理。该工作得到了国家自然科学基金面上项目等基金的资助。
在许多钙钛矿成分中,甲脒碘化铅因其接近理想的1.43–1.48eV带隙,已成为单结PSCs最具竞争力的吸光层。早期关于FAPbI的研究集中于其结构和光电特性,早期PSCs演示报告的效率约为4%。随后的进展迅速将PCE推高至14%以上,确立了FAPbI作为高性能PSCs的基准材料。本篇观点文章倡导无添加剂的FAPbI作为单结PSCs的最佳吸收层。最后,我们展望了FAPbI在叠层钙钛矿未来中的作用,重点是环境条件下的可扩展制造。图1.FAPbI相对于其他钙钛矿成分的比较优势。
PDAI钝化目标器件能带图,显示ETL界面电子积累及钙钛矿体区电子浓度升高约40倍,提升电子传输。Fig.3钝化与导电效应。Fig.4器件性能与稳定性。1cm器件VOC从1.83V增至2.01V,FF从79.4%提至81.6%,认证稳态PCE31.6%,带隙优化后冠军器件达33.1%,为该类电池世界记录;红海户外1500h目标电池JSC无衰减,参考电池500h后JSC趋零;BACE测得目标电池移动离子浓度低3倍;85°C/85%RH1000h湿热测试后目标电池PCE相对损失由26%降至17%,稳定性同步提升。
单分散胶体钙钛矿纳米晶的放大合成对其实际应用至关重要,但由于钙钛矿快速结晶的特性,其规模化合成仍然面临挑战,尤其是超小尺寸、单分散CsPbBr纳米晶的放大合成更为困难,常伴随纳米片副产物的生成。放大合成的CsPbBr纳米晶在480nm处呈现蓝光发射,半峰宽仅为21nm。该工作为超小纳米晶的规模化制备提供了解决方案,并提出了一种可推广的配体设计思路,助力高效钙钛矿光电器件的实用化发展。
卤化物钙钛矿太阳能电池因其高效率与缺陷耐受性结构而具有成为下一代光伏技术的巨大潜力。光谱与电学分析表明,该处理抑制了非辐射复合,保持了晶界电势,并提升了光热稳定性。这些结果表明,CeO的掺入为增强钙钛矿太阳能电池在同时面临环境与辐射暴露时的耐久性提供了一种有效策略,为其在陆地与航空航天能源技术中的可靠应用铺平了道路。
钙钛矿太阳能电池的耐久性主要受限于钙钛矿晶界和晶面处的缺陷与不完整结构。本文香港大学WallaceC.H.Choy等人提出一种两步顺序专用配体策略,通过空间分辨的配体相互作用,分别针对GBs和GSs进行选择性修饰。该工作通过顺序重构GBs和GSs,为实现高效稳定的三维PSCs提供了有效途径。效率与稳定性同步提升:器件效率达26.06%,并在高温高湿下连续运行3000小时仍保持93%以上效率,稳定性显著优于现有方法。
钙钛矿/ 硅叠层太阳能电池是突破单结电池效率极限的核心技术路径,其中宽带隙(WBG)钙钛矿顶电池的性能直接决定叠层器件的最终表现。为匹配硅底电池的电流输出,宽带隙钙钛矿需引入高溴含量和Rb 合金化,但这会导致结晶动力学过快、相分离严重,形成δ-RbPbI₃等非钙钛矿副相,大幅降低器件效率与稳定性。
钙钛矿太阳能电池凭借高功率转换效率(PCE)和低成本制备优势,成为光伏领域的研究热点。其中,采用镍氧化物(NiOₓ)/ 自组装单分子层(SAM)作为空穴传输层(HTL)的倒置钙钛矿太阳能电池(p-i-n 型),因结构简单、兼容性强,更具产业化潜力。然而,NiOₓ表面存在 Ni²⁺和 Ni³⁺混合价态的固有问题,不仅导致 SAM 层难以均匀生长,影响电荷传输效率,高活性的 Ni³⁺还会加速钙钛矿材料分解,严重制约器件的稳定性。为解决这一核心瓶颈,中国科学院化学研究所李永舫&孟磊团队团队设计了一种创新策略:利用新型SAM分子MeOF-4SHCz靶向NiOx表面的富Ni³⁺区域,通过局域氧化还原反应原位形成S–O–Ni键;同时,常规SAM分子MeOF-4PACz继续在Ni²⁺区域通过P–O–Ni键实现稳定锚定。当这两种分子以4:1(w/w)的优化比例复合后,在NiOx表面形成了协同作用的混合SAM层,其覆盖度与均匀性得到显著提升。基于此氧化还原改进型(ROI)-SAM空穴传输层所构筑的倒置钙钛矿太阳能电池,获得了26.5%的优异PCE(认证效率26.28%),并在持续最大功率点(MPP)运行下展现出超过1000小时(T90)的长期稳定性。



