1. Sargent最新JACS: 光化學(xué)交聯(lián)量子阱配體改善鈣鈦礦光伏器件的穩(wěn)定性
鈣鈦礦太陽能電池的部署將取決于這些材料內(nèi)的有源層和界面的操作和環(huán)境穩(wěn)定性的進(jìn)一步進(jìn)展。低維鈣鈦礦，也稱為鈣鈦礦量子阱（PQWs），利用自身的有機(jī)配體保護(hù)鈣鈦礦晶格可免于降解，并可改善器件穩(wěn)定性;在異質(zhì)結(jié)構(gòu)中結(jié)合2D和3D鈣鈦礦已被證明可以實(shí)現(xiàn)充分利用3D有源層的高效率和2D頂層的穩(wěn)定性。先前的PQW依賴于配體的疏水性有機(jī)部分之間相對(duì)弱的內(nèi)部范德華鍵合。
近日，多倫多大學(xué)Edward H. Sargent研究團(tuán)隊(duì)使用配體4-乙烯基芐基銨在3D鈣鈦礦層上形成良好有序的PQW。使用UV光活化配體的乙烯基，其在PQW之間光化學(xué)形成新的共價(jià)鍵。紫外交聯(lián)的2D / 3D器件顯示出改善的操作穩(wěn)定性以及改善的空氣中長期黑暗穩(wěn)定性：它們?cè)?300小時(shí)的暗老化后保持其初始效率的90％。 UV交聯(lián)的PQW和2D / 3D界面可降低器件遲滯并將開路電壓提高至1.20 V，從而實(shí)現(xiàn)更高效的器件（PCE高達(dá)20.4％）。這項(xiàng)工作突出了利用PQW配體的化學(xué)反應(yīng)性來定制PQW界面的分子特性，以改善2D / 3D鈣鈦礦光伏電池的穩(wěn)定性和性能。
Proppe, A. H. Sargent, E. H. et al Photochemically Crosslinked Quantum Well Ligands for 2D/3D Perovskite Photovoltaics with Improved Photovoltage and Stability. JACS 2019.
DOI: 10.1021/jacs.9b05083
https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/jacs.9b05083?rand=q0dwvwyi
2. Feng Gao&侯劍輝Nature Energy: 高效室內(nèi)光伏！寬間隙非富勒烯受體的有機(jī)光伏電池
有機(jī)光伏電池是驅(qū)動(dòng)室內(nèi)應(yīng)用的低功耗離網(wǎng)電子設(shè)備的潛在候選者。然而，其效率仍然受到開路電壓的較大損失和室內(nèi)照明的非最佳吸收光譜的限制。中科院化學(xué)所的侯劍輝和林雪平大學(xué)的Feng Gao團(tuán)隊(duì)精心設(shè)計(jì)了一種名為IO-4Cl的非富勒烯受體，并將其與一種名為PBDB-TF的聚合物供體混合，以獲得其吸收光譜與室內(nèi)光源相匹配的光活性層。
光伏特性顯示低于0.60 eV的低能量損失。研究表明，在1000 lux（2,700 K）的發(fā)光二極管照度下，有機(jī)光伏電池（1cm2）顯示出26.1％效率，開路電壓為1.10 V。還通過刮刀涂布方法制造了一個(gè)大面積的器件（4 cm2）。并具有出色的穩(wěn)定性，在室內(nèi)光源連續(xù)照射1000小時(shí)的情況下保持其初始光伏性能。
Wide-gap non-fullerene acceptor enabling high-performance organic photovoltaic cells for indoor applications
https://www.nature.com/articles/s41560-019-0448-5
3. NREL最新Nature Energy: 效率20.8％！原位V摻雜的多晶CdTe電池
基于CdTe的太陽能技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了所有能源中最低水平的電力成本之一以及最先進(jìn)的現(xiàn)場穩(wěn)定性。目前主流技術(shù)是，將快速CdTe沉積與CdCl2退火和Cu摻雜相結(jié)合。由此產(chǎn)生的缺陷化學(xué)成分得到了很好的補(bǔ)償，并將有用的空穴密度限制在~1014cm-3，從而為填充因子，光電壓和效率創(chuàng)造了一個(gè)上限。此外，Cu容易改變能量狀態(tài)并在空間上擴(kuò)散，從而產(chǎn)生潛在的不穩(wěn)定風(fēng)險(xiǎn)。
美國國家可再生能源實(shí)驗(yàn)室W. K. Metzger團(tuán)隊(duì)通過摻雜多晶CdSexTe1-x和CdTe薄膜與As同時(shí)從太陽能電池中完全去除Cu來證明了顯著的變化。吸收層多數(shù)載流子密度在不損害壽命的情況下增加了數(shù)量級(jí)至1016-1017cm-3，并且與大于30 mA cm-2的高光電流耦合。展示了在多晶薄膜中摻入快速摻雜劑，提高穩(wěn)定性和獲得20.8％太陽能電池效率的途徑。
Exceeding 20% efficiency with in situ group V doping in polycrystalline CdTe solar cells
https://www.nature.com/articles/s41560-019-0446-7
4. 孟慶波AEM: 定量研究鈣鈦礦太陽能電池穩(wěn)定性來源的界面缺陷
阻礙鈣鈦礦太陽能電池商業(yè)化的穩(wěn)定性問題得到了廣泛的認(rèn)識(shí)，并為解決這一問題付出了巨大的努力。然而，除了表面的熱穩(wěn)定性和水分穩(wěn)定性外，關(guān)于缺陷行為的更內(nèi)在的機(jī)制還有待探索和理解。
孟慶波團(tuán)隊(duì)量化了缺陷尤其是界面缺陷，可以揭示其在電池內(nèi)部對(duì)其性能的影響，尤其是穩(wěn)定性。當(dāng)電池在光照或電壓作用下效率下降時(shí)，利用擴(kuò)展導(dǎo)納模型對(duì)電池的體積和界面缺陷進(jìn)行識(shí)別和原位跟蹤。電場誘導(dǎo)的界面，而不是體積缺陷，被發(fā)現(xiàn)與穩(wěn)定性有直接關(guān)系。采用富勒烯衍生物釋放界面應(yīng)變是抑制界面缺陷形成、提高界面穩(wěn)定性的有效方法。這項(xiàng)工作提供了一個(gè)定量的方法來探究穩(wěn)定性問題背后的半導(dǎo)體機(jī)制，并且在這里發(fā)現(xiàn)的電場、界面應(yīng)變、界面缺陷和電池穩(wěn)定性之間的內(nèi)在相關(guān)性對(duì)正在進(jìn)行的器件穩(wěn)定性工程具有重要的意義。
Quantifying the Interface Defect for the Stability Origin of Perovskite Solar Cells, Advanced Energy Material, 2019
DOI: 10.1002/aenm.201901352.
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/aenm.201901352
5. UNIST最新Nano Energy: 具有透明導(dǎo)電粘合劑的雙端機(jī)械鈣鈦礦/硅串聯(lián)太陽能電池
韓國蔚山國家科學(xué)和技術(shù)研究所Kyoung Jin Choi團(tuán)隊(duì)展示了一種新型的雙端鈣鈦礦/硅機(jī)械串聯(lián)太陽能電池，該電池是用透明導(dǎo)電膠(TCA)將硅電池倒扣在鈣鈦礦電池上制成的。TCA由嵌在聚合物粘合劑中的鍍銀聚(2-甲基丙烯酸甲酯)微粒組成。銀微粒子作為電流傳輸路徑，聚合物粘合劑機(jī)械地連接兩個(gè)子電池。
在最優(yōu)匹配條件下，串聯(lián)電池表現(xiàn)出了電流密度為15.43 mA?cm-2，開路電壓為1.59 V和79%的填充因子，效率為19.4%。這是目前報(bào)道的兩端機(jī)械鈣鈦礦/硅串聯(lián)電池中最高的效率。這種串聯(lián)電池獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，使其在潮濕環(huán)境下長期保持良好的穩(wěn)定性。
Two-terminal mechanical perovskite/silicon tandem solar cells with transparent conductive adhesives, Nano Energy, 2019
DOI: 10.1016/j.nanoen.2019.104044.
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285519307517
6. 西南大學(xué)&深圳大學(xué)JMCA: 填充因子超過83％！效率超過20％的鈣鈦礦電池
界面工程對(duì)于提高鈣鈦礦太陽能電池（PSC）的光伏性能至關(guān)重要，特別是對(duì)于平面倒置PSC。西南大學(xué)Linna Zhu和深圳大學(xué)Chuluo Yang團(tuán)隊(duì)開發(fā)了具有扭曲分子結(jié)構(gòu)的硫基環(huán)狀亞二酰亞胺（PDI）基衍生物（表示為PDI-T和PDI-V）作為鈣鈦礦吸收劑和C60電子傳輸層之間的界面材料。
受益于基于PDI衍生物的界面材料的良好電子遷移率，良好的電子提取和電子傳輸性質(zhì)，電荷傳輸?shù)玫礁纳疲⑶以诘怪玫腜SC中界面處的電荷復(fù)合得以減輕。結(jié)果，具有PDI-T中間層材料的倒置PSC表現(xiàn)出20.41％的效率，并且填充因子（FF）為83.63％，這是在倒置PSC中實(shí)現(xiàn)的最高值。基于PDI-V的器件也顯示出20.17％的效率，優(yōu)異的FF為82.98％。
Sulfur-annulated Perylenediimide as Interfacial Materials Enabling Inverted Perovskite Solar Cells with over 20 % Efficiency and Record Fill Factor Exceeding 83 %, J. Mater. Chem. A, 2019
DOI: 10.1039/C9TA07349C
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/ta/c9ta07349c#!divAbstract
