多功能氨基酸衍生物钝化的高性能钙钛矿太阳能电池

采用含有羧基、氨基和苯基等多官能团的氨基酸衍生物分子(Fmoc-L-异亮氨酸,Fmoc-Ile-OH)钝化钙钛矿薄膜表面缺陷。首先,该氨基酸衍生物可降低钙钛矿薄膜中PbI₂杂质含量,并提高钙钛矿薄膜的颗粒尺寸。其次,氨基酸衍生物的引入可有效改善钙钛矿薄膜的光学特性和钙钛矿/电荷传输层界面载流子输运性能。另外,经钝化处理的钙钛矿太阳能电池表现出更优的器件二极管理想因子、更低的陷阱填充极限电压和更高的载流子复合电阻,这些结果证实了Fmoc-Ile-OH可有效钝化钙钛矿薄膜表面缺陷。最后,通过工艺条件优化,制得了转化效率为21.09%的高效钙钛矿太阳能电池器件,其性能远优于对照组器件的效率(18.00%)。     

无机钙钛矿太阳能电池稳定性研究进展

近年来钙钛矿太阳能电池发展迅速,全无机钙钛矿具有良好的热稳定性、高吸光系数、带隙可调、制备简单等优点备受关注.现今,无机钙钛矿太阳能电池的最高光电转化效率已达19.03%,具有很好的发展潜力.本综述将从无机钙钛矿太阳能电池的制备方法、薄膜掺杂、界面修饰对稳定性影响入手,系统介绍无机钙钛矿太阳能电池的发展并进行分析总结,并着重分析了无机钙钛矿不稳定的原因及其改善方法,最后对于无机钙钛矿太阳能电池的未来进行了展望.     

界面修饰策略在钙钛矿太阳能电池中的应用

目前钙钛矿太阳能电池的认证效率已达25.2%,被认为是下一代最有希望的薄膜太阳能电池候选者。但通过溶液加工方法制备的钙钛矿薄膜不可控的形貌与较差的结晶性是制约器件稳定性提升和大面积生产的主要原因。为了有效解决这一难题,研究者们通常在电荷传输层与钙钛矿层之间进行界面修饰。本文从界面修饰的角度出发,总结了不同界面修饰策略在钙钛矿太阳能电池中的应用,并展望了界面修饰在低成本和大面积钙钛矿太阳能电池的应用前景。     

提升基于钙钛矿的叠层太阳能电池稳定性的策略

近年来,基于有机无机金属卤化物钙钛矿的叠层太阳能电池引起了巨大的研究热潮。但是,不稳定性限制了其商业化。适用于顶部子电池的宽带隙钙钛矿存在相不稳定性,而适用于底部子电池的窄带隙钙钛矿存在空气不稳定性。首先,我们总结了提升基于钙钛矿的叠层太阳能电池稳定性的最新进展。然后,我们系统地分析了导致宽带隙钙钛矿的相不稳定性和窄带隙钙钛矿的空气不稳定性的原因,并为解决这些不稳定性问题总结了合理的策略。我们也简短地总结了中间层带来的不稳定性以及相应的解决措施。最后,我们回顾了钙钛矿材料固有的本征不稳定性和相应的改进方法,这对于将来发展更稳定的叠层太阳能电池中是必要的。我们认为随着对钙钛矿子电池的理解越来越深入,基于钙钛矿的叠层电池特别是钙钛矿/硅叠层电池将会迅速商业化。     

卤化钙钛矿太阳能电池的缺陷容忍及缺陷钝化研究进展

缺陷在钙钛矿太阳能电池的快速发展中起着至关重要的作用。缺陷容忍性,即金属卤化钙钛矿的主导缺陷是浅能级缺陷,它们不会成为强非辐射复合中心,这被认为是金属卤化钙钛矿的独特特性,是其具有高光电转换效率的主要原因。然而,要进一步提高金属卤化钙钛矿的光电转换效率,就需要消除一些可作为非辐射复合中心并严重影响器件性能的少量深能级缺陷,包括点缺陷、晶界、表面和界面等。本文综述了缺陷容忍的研究进展,包括软声子模式和极化子效应。此外,还总结了缺陷钝化的策略,包括通过阳离子或阴离子来钝化离子键,以及通过路易斯酸或路易斯碱来钝化配位键等。     

高机械稳定性的柔性钙钛矿太阳能电池的研究进展

柔性钙钛矿太阳能电池是当前最高效的柔性光伏技术之一,应用前景广阔.但器件的机械稳定性制约了其综合稳定性及安全可靠性.本文综合评述了近年来国内外研究团队围绕提升柔性钙钛矿太阳能电池机械性能的研究进展,从柔性基底优化、新型柔性透明电极开发、晶粒调控、晶界改性、界面工程等不同角度分析总结了柔性钙钛矿太阳能电池机械稳定性的优化...     

大面积钙钛矿太阳能电池

近年来,钙钛矿太阳能电池因其高效、低成本、可制成柔性器件等突出优点在光伏研究领域备受关注。本文系统综述了大面积钙钛矿电池的最新研究进展,介绍了钙钛矿太阳能电池的结构特点、发展历史、钙钛矿薄膜的主要制备技术及改善的方法等,讨论了大面积钙钛矿太阳能电池目前存在的问题、提高大面积器件效率的方法及大面积钙钛矿太阳能电池的应用研究及工业化。最后,对大面积钙钛矿太阳能电池的应用前景进行了展望。     

钙钛矿太阳能电池的商业化进展与挑战

钙钛矿太阳电池是一项颠覆性的光伏技术,具有能量转化效率高、生产成本低、制备工艺简单等优势。当前,钙钛矿太阳能电池的认证效率已达25.7%,但其面临着严重的商业化瓶颈,如稳定性差、模组效率相对低、铅毒性等,且这些问题相互关联。本文简述了钙钛矿太阳能电池的工作原理和器件结构,并归纳总结了在解决钙钛矿太阳能电池稳定性、封装和模组化等商业化瓶颈问题方面的主要研究进展。最后,本文提出了钙钛矿光伏商业化进程中值得关注的解决措施。     

两亲性季铵盐对钙钛矿太阳能电池效率和稳定性的影响

将廉价易得的两亲性季铵盐十六烷基三甲基溴化铵（CTMAB）加入到钙钛矿前驱体溶液中,通过调节添加量研究了CTMAB对钙钛矿太阳能电池效率和稳定性的影响.结果表明,加入CTMAB后制备的钙钛矿薄膜更加致密均匀,表面缺陷更少,钙钛矿晶体结晶性得到显著提高,从而提高了电池的光电转换效率及电池稳定性;含有CTMAB的钙钛矿太阳能电池的光电转换效率（PCE）为18.03%,明显高于未添加CTMAB的电池效率（17.05%）;含有CTMAB的电池稳定性有较大的提高,在一定湿度环境中保存40 d后效率仍达初始效率的95%,而未添加CTMAB的器件效率只有初始效率的70%.     

钙钛矿型太阳能电池制备工艺及稳定性研究进展

有机-无机杂化钙钛矿型太阳能电池因其简单的制备工艺,低廉的制造成本,优异的光电转换效率,成为光伏领域的研究热点。钙钛矿光吸收材料具有消光系数高、载流子迁移率高、载流子寿命长、带隙可调控等优点。短短几年内,钙钛矿型太阳能电池的效率从最初的3.8%提高到22.1%。目前,为了获得稳定高效的钙钛矿型太阳能电池,主要有以下几个研究思路:新型器件结构设计;结构功能层的材料形貌设计;结构各功能层间的界面修饰;空穴传输材料的选择;对电极的选择。本文通过文献综述,在回顾了国内外研究者对钙钛矿型太阳能电池的研究历程的基础上,介绍了钙钛矿型太阳能电池的结构和工作原理,重点总结了电子传输层和钙钛矿层的制备工艺及优化,并讨论了钙钛矿型太阳能电池的稳定性以及展望了其商业化的前景。     

Reducing Agents for Improving the Stability of Sn‐based Perovskite Solar Cells

Organic‐inorganic hybrid perovskite solar cells (PSCs) have aroused tremendous research interest for their high efficiency, low cost and solution processability. However, the involvement of toxic lead in state‐of‐art perovskites hinders their market prospects. As an alternative, Sn‐based perovskites exhibit similar semiconductor characteristics and can potentially achieve comparable photovoltaic performance in comparison with their lead‐based counterparts. The main challenge of developing Sn‐based PCSs lies in the intrinsic poor stability of Sn²⁺, which could be oxidized and converted to Sn⁴⁺. Notably, introduction of SnX₂ (X=Cl, Br, I) additive becomes indispensable in the fabrication process, which highlights the importance of incorporating a reducing agent to improve the device stability. Additionally, efforts are made to utilize other reducing agents with different functions for the further enhancement of device performance. Currently, Sn‐based PSCs could attain a record efficiency over 10% with great stability. In this review, we present the recent progress on reducing agents for improving the stability of Sn‐based PSCs, and we hope to shed light on the challenges and opportunities of this research field.     

全无机钙钛矿太阳电池的制备及稳定性

全无机钙钛矿太阳电池因其热稳定性好、载流子迁移率高,可用于制备叠层电池等优点备受关注.随着人们对全无机钙钛矿太阳电池的深入研究和制备工艺的持续优化,全无机钙钛矿太阳电池的光电转换效率已经突破19％.然而,全无机钙钛矿材料相稳定性较差,这使得实现全无机钙钛矿太阳电池在空气环境下制备和长期使用面临巨大挑战.众多科研工作者通...     

Localized Oxidation Embellishing Strategy Enables High-Performance Perovskite Solar Cells

Perovskite solar cell (pero-SC) has attracted extensive studies as a promising photovoltaic technology, wherein the electron extraction and transfer exhibit pivotal effect to the device performance. The planar SnO₂ electron transport layer (ETL) has contributed the recent record power conversion efficiency (PCE) of the pero-SCs, yet still suffers from surface defects of SnO₂ nanoparticles which brings energy loss and phase instability. Herein, we report a localized oxidation embellishing (LOE) strategy by applying (NH₄)₂CrO₄ on the SnO₂ ETL. The LOE strategy builds up plentiful nano-heterojunctions of p-Cr₂O₃/n-SnO₂ and the nano-heterojunctions compensate the surface defects and realize benign energy alignment, which reduces surface non-radiative recombination and voltage loss of the pero-SCs. Meanwhile, the decrease of lattice mismatch released the lattice distortion and eliminated tensile stress, contributing to better stability of the devices. The pero-SCs based on α-FAPbI₃ with the SnO₂ ETL treated by the LOE strategy realized a PCE of 25.72 % (certified as 25.41 %), along with eminent stability performance of T₉₀>700 h. This work provides a brand-new view for defect modification of SnO₂ electron transport layer.     

钙钛矿型太阳能电池制备工艺及稳定性研究进展

有机-无机杂化钙钛矿型太阳能电池因其简单的制备工艺,低廉的制造成本,优异的光电转换效率,成为光伏领域的研究热点。钙钛矿光吸收材料具有消光系数高、载流子迁移率高、载流子寿命长、带隙可调控等优点。短短几年内,钙钛矿型太阳能电池的效率从最初的3.8%提高到22.1%。目前,为了获得稳定高效的钙钛矿型太阳能电池,主要有以下几个研究思路：新型器件结构设计;结构功能层的材料形貌设计;结构各功能层间的界面修饰;空穴传输材料的选择;对电极的选择。本文通过文献综述,在回顾了国内外研究者对钙钛矿型太阳能电池的研究历程的基础上,介绍了钙钛矿型太阳能电池的结构和工作原理,重点总结了电子传输层和钙钛矿层的制备工艺及优化,并讨论了钙钛矿型太阳能电池的稳定性以及展望了其商业化的前景。     

钙钛矿太阳电池电子传输层与光吸收层的界面工程

钙钛矿太阳电池(PSCs)自2009年出现至今经历了光伏领域前所未有的快速发展,目前经认证的最高光电转换效率已超过23%,极具应用前景。界面工程是提升PSCs性能的有效途径之一,本文回顾了PSCs中电子传输层和钙钛矿光吸收层间界面工程的主要研究工作,根据作用效果将相关研究按照改善钙钛矿光吸收层质量、提高电子传输层与钙钛矿层间的能级匹配度和提升电池稳定性等三类进行了梳理和总结,并对电子传输层和钙钛矿光吸收层间界面工程的前景进行了展望。     

钙钛矿材料组分调控策略及其光电器件性能研究进展

近年来，钙钛矿太阳电池的光电转换效率取得了爆发式增长，这与电池中钙钛矿薄膜的制备工艺和材料组分密切相关.关于钙钛矿薄膜的制备方法，相关的研究报道及综述较多，然而钙钛矿材料组分调控方面的研究梳理工作相对缺乏.本综述总结了近年来不同组分体系钙钛矿材料的研究进展，包括有机无机铅卤钙钛矿、全无机铅卤钙钛矿、少铅钙钛矿以及无铅钙钛矿.重点介绍了不同体系中具有代表性的材料组分及其对器件性能的影响，旨在梳理通过组分调控提高钙钛矿电池的效率及稳定性的研究思路，最终实现商业化应用.     

Functional Metal Oxides in Perovskite Solar Cells

As extremely important inorganic materials, metal oxides play an irreplaceable role in solid perovskite solar cells. In this review, the preparation methods of metal oxides, their effects on the perovskite optoelectronic devices incorporated with the energy level compatibility of perovskite materials are provided. Finally, the possible reactions between interfaces during growth progress as well as passivation mechanism of some metal oxides to perovskite materials are discussed. The physical, chemical, and electrical properties of functional metal oxides endow the enhancement of the efficiency and stability of perovskite photovoltaic devices.