1. 劉生忠&戚亞冰ACS Energy Lett.：鈣鈦礦太陽能電池和模塊
雖然小面積金屬鹵化物鈣鈦礦太陽能電池（PSC）顯示PCE高達25.2％，但小面積和大面積PSC器件之間的效率差距仍然很大。劉生忠和戚亞冰團隊分享對制造面積超過200 cm2的組件的當前階段挑戰的看法，并總結了最近在縮小效率差距方面取得的進展，強調了進一步研究將鈣鈦礦光伏技術轉向工業規模。
這些策略包括學習其他商業化薄膜光伏技術，分析采用基于溶液和蒸汽的可升級制造技術和優化大面積模塊設計的鈣鈦礦太陽能模塊的現狀。考慮到成本分析和工作穩定性曲線，基于碳電極的器件具有很大潛力。
Qiu, L., He, S., Ono, L. K., Liu, S. & Qi, Y. Upscalable Fabrication of Metal Halide Perovskite Solar Cells and Modules. ACS Energy Lett., 2019
DOI: 10.1021/acsenergylett.9b01396 (2019)
https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsenergylett.9b01396
2. 華東師范大學Nano Energy: 抑制離子誘導的降解，制備穩定鈣鈦礦電池
工作穩定性仍然是延遲鈣鈦礦太陽能電池（PSC）商業化的首要問題。離子從富碘鈣鈦礦層擴散到金屬電極是不可逆器件退化的一個主要原因。
華東師范大學Junfeng Fang團隊在鈣鈦礦層和鈣鈦/PCBM界面引入化學交聯的TMTA（三羥甲基丙烷三丙烯酸酯），以抑制離子向電極擴散。鈣鈦礦層中的TMTA抑制離子沿晶界遷移，鈣鈦礦/PCBM界面處的TMTA阻止離子向電極擴散，這是由于其連續的網絡結構和化學惰性。無論是在熱，光或電場條件下，TMTA中PSC中的離子擴散都是可以被有效抑制的。在連續照射和60℃，最大功率點跟蹤1000 h后，器件保持約80％的初始效率。
Li, X. et al. Suppressing the ions-induced degradation for operationally stable perovskite solar cells. Nano Energy, 103962,
DOI: 10.1016/j.nanoen.2019.103962 (2019)
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S221128551930669X
3. Nature Energy: 19.9％效率！高效超薄GaAs太陽能電池
傳統的光伏器件目前由相對厚的半導體層制成，對于硅為~150 μm，對于CuInGaSe，CdTe或III-V直接帶隙半導體為2-4 μm。超薄太陽能電池可以大大節省材料和處理時間。理論模型表明光捕獲可以補償減少的單程吸收，但光學和電學損失極大地限制了其性能。
巴黎薩克萊大學Stéphane Collin提出了一種基于平面有源層中多諧振吸收的策略，、開發了一種205 nm厚的GaAs太陽能電池，其認證效率為19.9％。它使用通過軟納米壓印光刻制造的納米結構銀背鏡。利用光柵引起的多個重疊共振實現寬帶光捕獲。對整個太陽能電池架構進行全面的光學和電氣分析，為進一步改進提供了途徑，并表明25％的效率是是可以實現的。
A 19.9%-efficient ultrathin solar cell based on a 205-nm-thick GaAs absorber and a silver nanostructured back mirror, Nature Energy (2019)
https://www.nature.com/articles/s41560-019-0434-y
4. N. G. Park最新ACS Energy Lett.: 甲氧基硅烷交聯劑提高鈣鈦礦電池性能
實現具有最小非輻射復合損失的高質量鈣鈦礦薄膜對于進一步提高鈣鈦礦太陽能電池（PSC）的功率轉換效率（PCE）至關重要。此外，PSC的不穩定性仍然是其大規模商業化的關鍵挑戰。然而，很難實現PCE和穩定性的同時增強。Nam-Gyu Park團隊展示了一種有效且可重復的多功能添加劑工程策略，通過將由不同端基官能化的甲氧基硅烷交聯劑，中等電子給體-SH，弱電子給體-CH3和強吸電子-CN分別引入PbI2前體溶液中，進而沉積鈣鈦礦。
結果表明，官能團在器件性能中起著至關重要的作用。在引入含有-SH官能團的（3-巰基丙基）三甲氧基硅烷（MPTS）后，PCE從18.4％（對照組）增加到20.8％，而3-氰基丙基三乙氧基硅烷（CPTS）含有-CN基團會降低整體光伏性能。PbI2和MPTS之間的路易斯酸堿相互作用控制晶體生長，使得晶粒尺寸增加。此外，發現MPTS中的-SH有效地鈍化缺陷，導致更長的載流子壽命。最后，由于交聯硅氧烷網絡作為晶界的有效保護層的形成，器件的熱穩定性和水分穩定性得到明顯改善。該研究為多功能添加劑工程提供了指導，以同時實現高PCE和長期穩定性。
Importance of Functional Group in Cross-linking Methoxysilane Additives for High Efficiency and Stable Perovskite Solar Cells, ACS Energy Lett.2019
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.9b01356
5. M. G. Kanatzidis最新ACS Energy Lett.: Se1-xTex合金用于光伏器件
Mercouri G. Kanatzidis團隊報道了一種高帶隙光吸收層，硒與同構低帶隙半導體碲的合金化。將Se1-xTex的帶隙能量調整到光伏吸收層的最佳值。基于晶體Se1-xTex合金的光伏器件是極其廉價且高度可擴展的太陽能電池的有希望的候選者，提供簡單的低溫制造和內在穩定性。
探索了Se1-xTex合金的電光特性，并表明，由于導帶能量的顯著非線性變化，碲以非線性方式移動帶隙，比預期更快，從而可以輕松達到1.2-1.4 eV的所需帶隙。基于這些結果，設計了簡單的Se1-xTex光伏器件。與純硒相比，顯示出明顯地改善的電流密度。
Non-linear Band Gap Tunability in Selenium Tellurium Alloys and its Utilization in Solar Cells, ACS Energy Lett.2019
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.9b01619
6. 武漢大學Angew: 最高效率！單組分有機太陽能電池
武漢大學Jie Min開發出了一種新的平衡供體-受體分子，h-PC71BM，其中包含兩個共價連接的嵌段，含有基于BDT的p型低聚噻吩部分和n型PC71BM。 由Rh-PC71BM分子制成的單組分有機太陽能電池（SCOSC）的效率為3.22％，開路電壓（Voc）為0.98 V。這些結果是基于單分子材料的SCOSC的最效率。 與空白Rh-OH：PC71BM器件相比，單分子Rh-PC71BM裝置表現出優異的熱穩定性。該單分子策略為開發高性能SCOSC提供一種新方法。
Min, J. , Wang, W. , Sun, R. , Guo, J. and Guo, J. (2019), A New Oligothiophene‐Fullerene Molecule with a Balanced Donor‐Acceptor Backbone toward High‐Performance Single‐Component Organic Solar Cells. Angew. Chem. Int. Ed.. 2019
DOI: 10.1002/anie.201908232
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201908232
7. AM：效率超過16％！環境友好溶劑制備有機光伏電池
非富勒烯受體（NFA）的最新進展使得有機光伏（OPV）電池的效率（PCE）快速增加。然而，使用的高毒性溶劑不適用于大面積加工方法，成為阻礙OPV的大規模生產和商業應用的最大因素之一。因此，在設計高效的OPV材料時，獲得良好的環境友好加工性非常重要。
化學所的侯劍輝，葛子義，Huifeng Yao和韓國高麗大學Han Young Woo團隊采用環境友好溶劑實現了NFA的高效率和良好的可加工性。與聚合物供體PBDB-TF組合，BTP-4F-12顯示最佳PCE為16.4％。重要的是，當聚合物供體PBDB-TF被具有更好溶解性的T1替代時，可以應用各種環境友好溶劑來制造OPV器件。最后，通過刮刀涂布法，用四氫呋喃（THF）作為1.07 cm2 OPV電池的處理溶劑，獲得超過14％的效率。結果表明，側鏈的簡單改性可用于調節活性層材料的可加工性，從而使其更適用于使用環境友好溶劑的大規模生產。
Hong, L., Yao, H., Wu, Z., Cui, Y., Zhang, T., Xu, Y., Yu, R., Liao, Q., Gao, B., Xian, K., Woo, H. Y., Ge, Z., Hou, J., Eco‐Compatible Solvent‐Processed Organic Photovoltaic Cells with Over 16% Efficiency. Adv. Mater. 2019, 1903441.
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201903441
8. 趙一新&Gr?tzel&戚亞冰Science: 18.4%效率,CsPbI3基鈣鈦礦太陽能電池
盡管β-CsPbI3具有有利于在串聯太陽能電池中應用的帶隙，但實驗上沉積和穩定β-CsPbI3仍然是一個挑戰。趙一新、Michael Gr?tzel, M. Ibrahim Dar和戚亞冰團隊獲得了高結晶度的β-CsPbI3薄膜，具有更廣泛的光譜響應和增強的相穩定性。
基于同步加速器的X射線散射揭示了高度取向的β-CsPbI3晶粒的存在，并且敏感的元素分析-包括電感耦合等離子體質譜法和飛行時間二次離子質譜法 - 證實了它們的全無機組成。通過用碘化膽堿表面處理進一步減輕了鈣鈦礦層中裂縫和空洞的影響，這增加了電荷載流子壽命并改善了β-CsPbI3吸收層和載流子選擇性接觸之間的能級對準。 由處理過的材料制成的鈣鈦礦太陽能電池具有高度可重復性和穩定的效率，在45±5℃的環境條件下達到18.4％。
Thermodynamically stabilized β-CsPbI3–based perovskite solar cells with efficiencies >18%
https://science.sciencemag.org/content/365/6453/591
9. 李燦院士&郭鑫Nano Energy: 有意思！熱電+鈣鈦礦器件強強聯合！
將鈣鈦礦太陽能電池（PSC）與熱電發電機（TEG）集成到混合系統中，可以同時利用太陽能和PSC產生的廢熱，將太陽能轉化為電能。如何制造一個大面積的鈣鈦礦太陽電池組件（PSM）仍然具有挑戰性。
李燦院士和郭鑫團隊通過將一個PSM和一個TEG串聯在一起，證明制造大面積（16 cm2）PSM-TEG器件的可行性。在PSC子電池串聯和并聯模式的組合下，最優的PSM-TEG器件在AM 1.5G的光照下，具有12.7%的效率，開路電壓為6.80 V，最大功率輸出為103 mW。在連續光照下，400小時后保持85%的初始效率。
Integrating large-area perovskite solar module with thermoelectric generator for enhanced and stable power output, Nano Energy, 2019
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285519307165
10. 北航JMCA: 12.71%效率！高效非富勒烯有機太陽能電池
近年來，非完全性小分子受體（SMAs）的研究取得了長足的進展。一般來說，高性能非富勒烯SMA是基于對稱的A–D–A或A–π–D–π–A結構框架。北京航空航天大學Xiaobo Sun和Yanming Sun團隊設計并合成了一種具有A–D–π–A結構的新型不對稱非富勒烯，TTPT-T-2F。
此外，還合成了對稱A-D-A型非富勒烯SMA、IT-2F和對稱A-π-D-π-A型非富勒烯SMA、T-TPT-T-2F進行比較。當PBT1-C作為聚合物供體時，TTPT-T-2F基有機太陽能電池（OSCs）的功效率（PCE）達到了12.71%，超過了基于IT-2F（PCE=10.54%）和T-TPT-T-2F（PCE=10.71%）的器件。在PBT1-C:TTPT-T-2F器件中，有利于實現高效、更平衡的電荷傳輸的相分離，從而提高了PCE。研究表明，具有A–D–π–結構框架的小分子受體是一類很有前途的非富勒烯OSC受體。
Asymmetric A–D–π–A-type nonfullerene small molecule acceptors for efficient organic solar cells, Journal of Materials Chemistry A, 2019
DOI: 10.1039/C9TA06476A
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/ta/c9ta06476a#!divAbstract
11. AM：17.3％！最高效低維鈣鈦礦太陽能電池
與3D鈣鈦礦相比，低維Ruddlesden-Popper鈣鈦礦（RPP）表現出優異的穩定性;然而，相對較低的功率轉換效率（PCE）限制了它們未來的應用。近日，華中科技大學Ming Shao研究團隊開發了一種新的氟取代的苯基乙銨（PEA）陽離子作為間隔陽離子，以制備準2D（4FPEA）2（MA）4Pb5I16（n = 5）鈣鈦礦太陽能電池。最高的PCE為17.3％，Jsc為19.00 mA cm-2，Voc為1.16 V，填充系數（FF）為79％，這是低維RPP太陽能電池的最佳結果（n≤5）。
增強的器件性能可歸因如下：首先，由4-氟 - 苯乙基銨（4FPEA）有機間隔物誘導的強偶極場促進電荷解離。其次，氟化RPP晶體優先沿垂直方向生長，并形成相位分布，隨著從底部到頂部表面的n數增加，導致有效的電荷傳輸。第三，基于4FPEA的RPP膜表現出更高的膜結晶度，增大的晶粒尺寸和降低的陷阱態密度。最后，未密封的氟化RPP裝置表現出優異的濕度和熱穩定性。因此，長鏈有機陽離子的氟化為同時提高低維RPP太陽能電池的效率和穩定性提供了可行的方法。
Shi, J. Shao, M. et al. Fluorinated Low-Dimensional Ruddlesden–Popper Perovskite Solar Cells with over 17% Power Conversion Efficiency and Improved Stability. AM 2019.
DOI: 10.1002/adma.201901673
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/adma.201901673
12. AEM: 0度反溶劑浸泡，大面積鈣鈦礦太陽能電池更給力
大規模生產大面積的太陽能電池對高性能鈣鈦礦太陽能電池(PSCs)的商業化有著很高的需求。然而，目前很少報道用于形成高度取向的均勻鈣鈦礦膜的卷對卷相容的沉積方法。近日，延世大學Jooho Moon研究團隊介紹了與大面積制造兼容的簡便冷抗溶劑洗浴方法。
將濕的前體膜浸沒在0℃的冷抗溶劑浴中，可延遲成核、生長動力實現高度取向的鈣鈦礦沿垂直于基底的[110]和[220]方向生長。高度優選的晶體取向有利于有效的電荷提取，并減少鈣鈦礦薄膜內部和晶粒內缺陷的數量，PCE最大值為18.50％。此外，采用冷反溶劑浸泡法制備具有均勻光伏器件參數的大面積（8×10 cm2）PSC，從而驗證了該方法的放大能力。
Jang, G. Moon, J. et al. Cold Antisolvent Bathing Derived Highly Efficient Large‐Area Perovskite Solar Cells. AEM 2019.
DOI: 10.1002/aenm.201901719
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.201901719
13. AFM: 基于三胺的芳香陽離子作為高效鈣鈦礦太陽能電池的新型穩定劑
鈣鈦礦太陽能電池的運行穩定性一直是一個挑戰。通常，濕度和熱量是鈣鈦礦最常見的降解來源。近日，首爾國立大學Byungwoo Park研究團隊提出1,2,4-三唑作為有效的陽離子溶質以改善鈣鈦礦太陽能電池的性能和穩定性。 1,2,4-三唑是一種芳香族陽離子，具有低偶極矩，在濕度和熱量下是穩定的。
此外，它還具有三個氮原子，在晶格中形成額外的氫鍵，使材料穩定；1,2,4-三唑合金鈣鈦礦表現出降低的陷阱密度和薄膜粗糙度以及增強的載流子壽命和導電性。研究人員利用1,2,4-三唑合金化的太陽能電池實現了20.9％的功率轉換效率，在極端條件下（85℃/ 85％相對濕度（RH），封裝）具有優異的穩定性700小時。
Kim, J. Park, B. et al. Triamine-Based Aromatic Cation as a Novel Stabilizer for Efficient Perovskite Solar Cells. AFM 2019.
DOI: 10.1002/adfm.201905190
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/adfm.201905190
14. Communications Chemistry：綠色制備穩定的無鉛鉍基鈣鈦礦太陽能電池
鹵化鉛有機 - 無機鈣鈦礦太陽能電池認證效率已達到24.2％，甚至超過多晶硅太陽能電池（22.3％）的記錄。然而，在制造過程中存在有毒鉛和特別有毒的溶劑使得鈣鈦礦太陽能電池的大規模制造由于立法和環境問題而具有挑戰性。對于無鉛替代品，無毒錫，銻和鉍基太陽能電池仍然依賴于采用有毒溶劑的可擴展制造工藝。
近日，斯旺西大學Sagar M. Jain研究團隊使用無毒的甲基乙酸酯溶液處理（CH3NH3）3Bi2I9薄膜，在介孔TiO2結構上制備無鉛，鉍基（CH3NH3）3Bi2I9鈣鈦礦。光電特性，X射線衍射和電子顯微鏡表明，該方法可以提供均勻和優質（CH3NH3）3Bi2I9薄膜。在1次太陽照射下產生最高功率轉換效率1.62％。1次太陽照射下顯示長達300小時的穩定性。
Jain, S. M. et al. Green fabrication of stable lead-free bismuth based perovskite solar cells using a non-toxic solvent. Communications Chemistry 2019.
DOI: 10.1038/s42004-019-0195-3
https://www.nature.com/articles/s42004-019-0195-3
15. Chem. Soc. Rev.綜述: 基于二維材料鈣鈦礦太陽能電池的電荷載流子動力學，效率和穩定性
鈣鈦礦已被確立為第三代太陽能電池最有前途的材料之一。然而器件效率和穩定性方面仍有許多重大且持久的挑戰需要解決。鈣鈦礦太陽能電池（PSC）的光伏效率極大地取決于電荷載流子動力學。這種復雜的過程包括電荷載流子的產生，提取，傳輸和收集，每個都需要以有利的方式進行調制以實現高性能。包括石墨烯及其衍生物的二維材料（TDM），過渡金屬二硫化物（例如，MoS2，WS2），黑磷（BP），金屬納米片由于高載流子遷移率和可調節的功函數特性在鈣鈦礦太陽能電池中的應用已經取得了重大進展。
近日，喬治亞理工學院 Zhiqun Lin、南京大學Zhigang Zou、溫州大學Shun Wang詳細描述了作為電極，空穴傳輸層，電子傳輸層和PSC中的緩沖層的TDM（即石墨烯，石墨烯，過渡金屬二硫化物，BP等）的開發和應用的最新進展。還總結了2D鈣鈦礦作為PSC中的活性吸收層。進一步討論了TDM和2D鈣鈦礦對PSC電荷載流子動力學的影響，以全面了解它們的光電子過程。研究人員最后提出 PSC器件面臨的挑戰，以及提高光伏器件的效率和穩定性的總體目標。
Wang, S. Zou, Z. Lin, Z. et al. The charge carrier dynamics, efficiency and stability of two-dimensional material-based perovskite solar cells.Chem. Soc. Rev. 2019.
DOI: 10.1039/C9CS00254E
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/cs/c9cs00254e#!divAbstract
16. AFM: 具有80.4％填充因子的鈣鈦礦/硅串聯太陽能電池
近日，埃朗根-紐倫堡大學César Omar Ramírez Quiroz研究團隊介紹了一種基于聚（3,4-亞乙二氧基噻吩）摻雜PEDOT：PSS和d‐sorbitol 的多用途互連層，用于單片鈣鈦礦/硅串聯太陽能電池。獨立處理的硅和鈣鈦礦子電池的互連是一個簡單的附加層壓步驟，減輕了串聯器件的常見的制造復雜性。
實驗和理論證明，PEDOT：PSS是通過控制納米尺度和中尺度微結構來操縱電荷復合層的機械和電功能的理想構建塊。重組層的最佳功能依賴于d‐sorbitol 摻雜劑分布的梯度，其調節PEDOT穿過PEDOT：PSS膜的取向。使用這種改進的PEDOT：PSS復合材料，與單結器件相比，單片雙端鈣鈦礦/硅串聯太陽能電池的穩態效率為21.0％，填充因子為80.4％，開路電壓損失可忽略不計。研究人員通過提供具有11.7％功率轉換效率的層壓雙端單片鈣鈦礦/有機串聯太陽能電池，進一步驗證了該方法的多功能性。可以設想，這種層壓概念可以應用于多個光伏和其他薄膜技術的配對，創建了一個有助于大規模生產高效串聯設備的通用平臺。
Quiroz Ramírez, C. O. et al. Interface Molecular Engineering for Laminated Monolithic Perovskite/Silicon Tandem Solar Cells with 80.4% Fill Factor. AFM 2019.
DOI: 10.1002/adfm.201901476
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/adfm.201901476
17. JMCA: 原位Yb摻雜穩定的CsPbI3鈣鈦礦量子點太陽能電池
膠體鈣鈦礦量子點（QD）展現出光電應用的獨特機會。這是由于它們優異的光學和光伏特性以及成分可調性。目前，只有有限數量的工作將QD合成優化與相關器件性能相關聯。近日，蘇州大學Wanli Ma研究團隊通過在合成期間進行原位Yb摻雜，成功地合成了CsPbI3 QD并顯示出改善的光電性質。
實驗結果表明，Yb3 +鑭系元素陽離子可有效減少表面和晶格空位引起的缺陷和陷阱狀態。該結果有助于改善QD光致發光量子產率（PLQY），材料結晶度，熱穩定性和載流子傳輸。采用最佳Yb摻雜的CsPbI3 QD的太陽能電池實現了13.12％的最佳功率轉換效率（PCE），并且在環境條件下顯示出顯著改善的儲存穩定性。這些結果表明，原位摻雜具有改善鈣鈦礦QD質量的巨大潛力。這種方法可以為基于量子點的太陽能電池技術的突破提供新的途徑。
Shi, J. Ma, W. et al. Efficient and Stable CsPbI3 Perovskite Quantum Dots Enabled by in-situ Ytterbium Doping for Photovoltaic Application. JMCA 2019.
DOI: 10.1039/C9TA07143A
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/ta/c9ta07143a#!divAbstract
18. AEM: 無摻雜共面D-π-D空穴傳輸材料的合理設計助力高性能鈣鈦礦太陽能電池
近日，廣東工業大學Ning Cai聯合香港城市大學Sai-Wing Tsang報道了兩種新型D-π-D空穴傳輸材料（HTM），縮寫為BDT-PTZ和BDT-POZ，由4,8‐di(hexylthio)‐benzo[1,2‐b:4,5‐b′]dithiophene (BDT) 作為π-共軛接頭，和N‐(6‐bromohexyl) phenothiazine (PTZ)/N‐(6‐bromohexyl) phenoxazine (POZ) 作為供體單元。
上述兩種HTM在p-i-n鈣鈦礦太陽能電池（PSC）中作為無摻雜劑的HT層，分別具有18.26％和19.16％的優異功率轉換效率。 特別是，BDT-POZ表現出優異的填充因子81.7％，這與其通過穩態/瞬態熒光光譜和空間電荷限制電流技術驗證的更有效的空穴提取和傳輸一致。 單晶X射線衍射表征暗示這兩種分子呈現不同的堆積趨勢，這可能解釋了PSC中的各種界面空穴傳輸能力。
Chen, Y. Cai, N. Tsang, S.-W. et al. Rational Design of Dopant‐Free Coplanar D‐π‐D Hole‐Transporting Materials for High‐Performance Perovskite Solar Cells with Fill Factor Exceeding 80%. AEM 2019.
DOI: 10.1002/aenm.201901268
