1. 戚亞冰AEM綜述: 基于ABX3的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池表面科學(xué)研究
ABX3型金屬鹵化物鈣鈦礦太陽(yáng)能電池（PSC）的效率已超過(guò)25％，朝著理論極限發(fā)展。要獲得PSC的全部潛力，需要了解器件的工作機(jī)制和電荷復(fù)合，材料質(zhì)量以及能級(jí)匹配等方面。戚亞冰團(tuán)隊(duì)從表面/界面科學(xué)研究的角度介紹了設(shè)計(jì)PSC的重要性。
為此目的，討論了最近的案例研究，以證明通過(guò)表面科學(xué)技術(shù)探測(cè)鈣鈦礦中的局部異質(zhì)性（例如晶粒，晶粒邊界，原子結(jié)構(gòu)等）如何有助于將材料特性與PSC器件性能相關(guān)聯(lián)。重點(diǎn)討論了鈣鈦礦膜中電子缺陷的產(chǎn)生和修復(fù)如何限制器件效率，再現(xiàn)性和穩(wěn)定性，以及如何在電流-電壓曲線中引起時(shí)間依賴性瞬態(tài)行為。在這些研究的基礎(chǔ)上，提出了進(jìn)一步提高效率和穩(wěn)定性以及減少回滯的策略。
Progress of Surface Science Studies on ABX3‐Based Metal Halide Perovskite Solar Cells，Adv. Energy Mater. 2019
https://doi.org/10.1002/aenm.201902726
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.201902726#
2. Joule: 13.6％最高效率！全小分子有機(jī)太陽(yáng)能電池
為了在全小分子有機(jī)太陽(yáng)能電池（ASM OSC）中實(shí)現(xiàn)施主和受主之間合理的相分離，增強(qiáng)了小分子的結(jié)晶度和分子間相互作用。中國(guó)科學(xué)院重慶綠色智能技術(shù)研究院Shirong Lu和Zeyun Xiao以及重慶大學(xué)Kuan Sun團(tuán)隊(duì)采用新的小分子供體BTR-Cl與非富勒烯受體Y6共混以實(shí)現(xiàn)此目的。
該受體具有互補(bǔ)的吸收曲線和良好匹配的能級(jí)，可獲得顯著的相分離和最佳的膜形態(tài)。結(jié)果，實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)紀(jì)錄的13.6％的高效率，這在ASM OSC中邁出了一大步。該結(jié)果突出了結(jié)晶度對(duì)相分離的重要性，表明了OSC中液晶材料的巨大前景。
All-Small-Molecule Organic Solar Cells, Joule, 2019
https://doi.org/10.1016/j.joule.2019.09.009
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2542435119304696
3. AM: 13％! 環(huán)保型量子點(diǎn)敏化太陽(yáng)能電池最新認(rèn)證效率記錄
通常，高光收集效率，電子注入效率和電荷收集效率是高效量子點(diǎn)敏化太陽(yáng)能電池（QDSC）的先決條件。但是，單個(gè)QD敏化劑很難同時(shí)滿足這三個(gè)要求。華南農(nóng)業(yè)大學(xué)Xinhua Zhong聯(lián)合香港城市大學(xué)Zonglong Zhu、Alex K.-Y. Jen通過(guò)采用具有級(jí)聯(lián)能量結(jié)構(gòu)的環(huán)保型Zn-Cu-In-Se和Zn-Cu-In-S雙重QD敏化劑，可以通過(guò)共敏化策略很好地平衡這些參數(shù)。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：i）雙重量子點(diǎn)的組合可以提高電池的光收集能力，特別是在可見(jiàn)光范圍； ii）受益于所采用的兩種QD敏化劑的級(jí)聯(lián)能量結(jié)構(gòu)，共敏化方法可以促進(jìn)電子注入； iii）由于提高了TiO2的QD覆蓋率，抑制了電荷復(fù)合過(guò)程，可以顯著提高電荷收集效率。因此，這種共敏化策略在AM 1.5G 1太陽(yáng)照射下為液接面QDSC提供了12.98％的新認(rèn)證效率記錄。而且，所構(gòu)建的電池在高濕度環(huán)境下表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性。
Pan, Z. Zhong, X. Zhu, Z. Jen, A. K.-Y. et al. Boosting the Performance of Environmentally Friendly Quantum Dot-Sensitized Solar Cells over 13% Efficiency by Dual Sensitizers with Cascade Energy Structure. AM 2019.
DOI:10.1002/adma.201903696
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/adma.201903696
4. 北航&烏普薩拉大學(xué)AEM: 高效穩(wěn)定的量子點(diǎn)油墨，用于高效吸收紅外光的太陽(yáng)能電池
北京航空航天大學(xué)Xiaoliang Zhang和烏普薩拉大學(xué)Erik M. J. Johansson團(tuán)隊(duì)通過(guò)使用碘化銨進(jìn)行液態(tài)配體交換，可以得到穩(wěn)定的PbS量子點(diǎn)（QD）墨水。并且使用該墨水沉積QD固體膜可提高QD太陽(yáng)能電池的光伏性能。實(shí)驗(yàn)研究和理論計(jì)算表明，增強(qiáng)的光伏性能歸因于量子點(diǎn)表面鈍化的改善。
Highly Stabilized Quantum Dot Ink for Efficient Infrared Light Absorbing Solar Cells. Adv. Energy Mater. 2019, 1902809.
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.201902809#
5. 電科大Small: 針鐵礦量子點(diǎn)提高鈣鈦礦太陽(yáng)能電池性能
電子科技大學(xué)Ning Wang團(tuán)隊(duì)將低成本的n型針鐵礦（FeOOH）量子點(diǎn)（QD）引入鈣鈦礦吸光層中，以制造出高效，穩(wěn)定的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池（PSC）。結(jié)果，具有FeOOH QD的PSC的效率顯著提高，從16.6％提高到19.7％。具有FeOOH QD的PSC的長(zhǎng)期穩(wěn)定性得到了明顯增強(qiáng)。
Goethite Quantum Dots as Multifunctional Additives for Highly Efficient and Stable Perovskite Solar Cells，Small, 2019
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.201904372
6. Small Methods綜述: 鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的晶界減少和改善其形貌
鈣鈦礦太陽(yáng)能電池（PSC）已達(dá)到其認(rèn)證效率的25.2％。然而，鈣鈦礦膜主要是多晶膜，因此不可避免地形成晶界（GB）。由于GB具有較多的缺陷位，為離子遷移提供了通道，因此減少GBs對(duì)于實(shí)現(xiàn)PSC的高效率和長(zhǎng)期穩(wěn)定性非常重要。
為此，研究人員已嘗試制備具有減少GB的大晶體基鈣鈦礦膜。浦項(xiàng)科技大學(xué)Taiho Park團(tuán)隊(duì)總結(jié)了各種降低GBs和增強(qiáng)鈣鈦礦形態(tài)的方法，并將其分類為方法和基于材料的方法。此外，還提出了生產(chǎn)高質(zhì)量和大顆粒基鈣鈦礦薄膜的未來(lái)研究方向。
A Review on Reducing Grain Boundaries and Morphological Improvement of Perovskite Solar Cells from Methodology and Material‐Based Perspectives. Small Methods 2019, 1900569.
https://doi.org/10.1002/smtd.201900569
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smtd.201900569
7. 魏展畫(huà)Small Methods: 新型富勒烯助力高效鈣鈦礦太陽(yáng)能電池
華僑大學(xué)魏展畫(huà)團(tuán)隊(duì)合成了一種新型富勒烯（DPC60），并用于改善SnO2-鈣鈦礦界面的電荷收集。DPC60提高界面的電子提取能力，抑制電荷復(fù)合以及改進(jìn)的鈣鈦礦薄膜質(zhì)量，DPC60改性的SnO2顯著增強(qiáng)了鈦礦太陽(yáng)能電池的性能，產(chǎn)生了20.4％的出色效率，并且具有相對(duì)較好的穩(wěn)定性。
Interfacial Bridge Using a cis‐Fulleropyrrolidine for Efficient Planar Perovskite Solar Cells with Enhanced Stability, Small Methods
https://doi.org/10.1002/smtd.201900476
8. AEM: 19.51%! 高性能柔性鈣鈦礦太陽(yáng)能電池
柔性鈣鈦礦太陽(yáng)能電池（f-PSC）由于其廣闊的商業(yè)前景而備受關(guān)注。但是，f-PSC的性能通常要比其剛性器件差。中南大學(xué)Junliang Yang與國(guó)家納米科學(xué)中心Liming Ding研究發(fā)現(xiàn)，平面異質(zhì)結(jié)（PHJ）f-PSC的不令人滿意的性能可歸因于電子傳輸層（ETL）的不良形貌，這是由柔性基板的粗糙表面導(dǎo)致的。精確控制ETL二氧化錫（SnO2）的厚度和形貌不僅降低了銦錫氧化物（ITO）在PEN襯底上的反射率并增強(qiáng)了光子收集，還降低了陷阱態(tài)鈣鈦礦膜的密度和電荷轉(zhuǎn)移阻力，導(dǎo)致器件性能的極大提高。
因此，具有PEN / ITO / SnO2 /鈣鈦礦/ Spiro-OMeTAD / Ag結(jié)構(gòu)的f-PSC具有高達(dá)19.51％的功率轉(zhuǎn)換效率（PCE）和19.01％的穩(wěn)定輸出。此外，f-PSC表現(xiàn)出強(qiáng)大的抗彎曲性，在8 mm的彎曲半徑下，經(jīng)過(guò)6000次彎曲后，仍能保持約95％的初始PCE，并且它們具有出色的長(zhǎng)期穩(wěn)定性，并且在保持約90％的初始性能之后在沒(méi)有密封的情況下，在空氣中（相對(duì)濕度為10％）存儲(chǔ)> 1000小時(shí)。
Huang, K. Ding, L. Yang, J. et al. High-Performance Flexible Perovskite Solar Cells via Precise Control of Electron Transport Layer. AEM 2019
DOI:10.1002/aenm.201901419
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/aenm.201901419
9. EPFL&武漢理工Nat. Commun.: 在無(wú)機(jī)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池中，鋇誘導(dǎo)的相分離和帶隙減小
全無(wú)機(jī)金屬鹵化物鈣鈦礦正顯示出朝著有效的長(zhǎng)期穩(wěn)定材料和太陽(yáng)能電池發(fā)展的前景。元素?fù)诫s，特別是在鉛位置的元素?fù)诫s，已被證明是獲得所需薄膜質(zhì)量和材料相的有效策略，并用于高效，穩(wěn)定的無(wú)機(jī)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池。
武漢理工大學(xué)Wanchun Xiang 和洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院Anders Hagfeldt團(tuán)隊(duì)通過(guò)在CsPbI2Br中添加鋇離子，鋇沒(méi)有摻入鈣鈦礦晶格中，但會(huì)引起相偏析，與前體化學(xué)計(jì)量相比，碘化物/溴化物的比率發(fā)生變化，因此鈣鈦礦相的帶隙能降低。鋇含量為20 mol％的器件顯示出14.0％的高效率，并極大地抑制了無(wú)機(jī)鈣鈦礦內(nèi)部的非輻射復(fù)合，從而產(chǎn)生了1.33 V的高開(kāi)路電壓，電致發(fā)光的外部量子效率為10- 4。
Ba-induced phase segregation and band gap reduction in mixed-halide inorganic perovskite solar cells, Nature Communications
https://www.nature.com/articles/s41467-019-12678-5
10. AEM: 收藏一下！鈣鈦礦太陽(yáng)能電池添加劑綜述
添加劑被廣泛用于高效，穩(wěn)定和無(wú)滯后的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，并在鈣鈦礦太陽(yáng)能電池（PSC）的各種突破中發(fā)揮重要作用。近日，華中科技大學(xué)韓宏偉和Anyi Mei對(duì)用于PSC的各種添加劑進(jìn)行了綜述，并描述了它們的作用機(jī)理以及對(duì)器件性能的影響。 添加劑的主要作用有：調(diào)節(jié)鈣鈦礦薄膜的形貌，穩(wěn)定FA基和Cs基鈣鈦礦的相，調(diào)整PSC中的能級(jí)，抑制鈣鈦礦中的非輻射復(fù)合，消除滯后現(xiàn)象，增強(qiáng)PSC的操作穩(wěn)定性。
Liu, S. Mei, A. Han, H. et al. A Review on Additives for Halide Perovskite Solar Cells. AEM 2019.
DOI:10.1002/aenm.201902492
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.201902492
11. NREL朱凱最新AEM綜述: 高效穩(wěn)定鈣鈦礦電池中的添加劑工程
由于鈣鈦礦材料的高吸收系數(shù)，高載流子遷移率，長(zhǎng)擴(kuò)散長(zhǎng)度和可調(diào)節(jié)的直接帶隙，鈣鈦礦太陽(yáng)能電池在2019年達(dá)到認(rèn)證的25.2％的效率。但是，由于溶液處理過(guò)程和鈣鈦礦薄膜晶體的快速生長(zhǎng)，各種缺陷可能形成于不同前驅(qū)體組成和加工條件。添加劑的使用會(huì)影響鈣鈦礦的結(jié)晶和成膜，鈍化整體和/或表面的缺陷，以及影響界面。
在此，美國(guó)可再生國(guó)家能源實(shí)驗(yàn)室（NREL）的朱凱團(tuán)隊(duì)首先根據(jù)以下常見(jiàn)類別討論了鈣鈦礦膜形成過(guò)程中添加劑工程的最新進(jìn)展：路易斯酸（例如金屬陽(yáng)離子，富勒烯衍生物），路易斯堿（例如O-供體，S-供體，和N-供體），銨鹽，低維鈣鈦礦和離子液體。然后總結(jié)了各種用于界面優(yōu)化的添加劑輔助策略，包括用于改善電子傳輸層和空穴傳輸層的改性劑，以及用于改變鈣鈦礦表面性能的改性劑。最后，展望了在鈣鈦礦電池中添加劑工程的研究趨勢(shì)。
Fei Zhang, Kai Zhu. Additive Engineering for Efficient and Stable Perovskite Solar Cells, Adv. Energy Mater. 2019, 1902579.
https://doi.org/10.1002/aenm.201902579
12. Angew: 新型介孔ZnTiO3 ETL助力高穩(wěn)定鈣鈦礦太陽(yáng)能電池
作為最常用的介孔材料，TiO 2的強(qiáng)光催化作用限制了鈣鈦礦太陽(yáng)能電池（PSC）在光照（包括紫外線）下的穩(wěn)定性。近日，北京大學(xué)Dongsheng Xu團(tuán)隊(duì)使用鈦酸鋅（ZnTiO 3，ZTO）作為ETL （其具有弱的光效應(yīng)，出色的載流子提取和轉(zhuǎn)移性能），通過(guò)旋涂ZTO油墨并在150°C以下退火可得到均勻的介孔膜。基于ZTO的Cs 0.05 FA 0.81 MA 0.14 PbI 2.55 B r0.45鈣鈦礦光伏器件的PCE為20.5％。經(jīng)過(guò)100天的壽命測(cè)試后，未封裝的PSC仍保持了原始效率的95％以上。
此外，PSC在AM 1.5G光照（100 mW cm -2）下在最大功率點(diǎn)電壓下承受120 h時(shí)，仍能保持95％的初始性能，這表明其具有出色的工作穩(wěn)定性。 ZTO的應(yīng)用為PSC的ETL提供了更好的選擇。此外，無(wú)機(jī)ETL的低溫沉積方法提供了一種低功耗，大規(guī)模且靈活制備PSC的方法。
Gao, F. Xu, D. et al. Enhanced Lifetime and Photostability with Low-temperature Mesoporous ZnTiO3/Compact SnO2 Electrodes in Perovskite Solar Cells. Angew. 2019.
DOI: 10.1002/ange.201911796
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ange.201911796
13. 游經(jīng)碧AEM: 果斷收藏！高效鈣鈦礦太陽(yáng)能電池缺陷鈍化的研究進(jìn)展
鈣鈦礦中、晶界、表面和界面處缺陷的無(wú)序分布會(huì)通過(guò)非輻射復(fù)合中心的形成嚴(yán)重影響載流子傳輸，阻礙了鈣鈦礦太陽(yáng)能電池（PSCs）的功率轉(zhuǎn)換效率（PCE）的進(jìn)一步提高。 幾種缺陷鈍化策略已被確認(rèn)為提高PSC性能的有效方法。
在此，中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所游經(jīng)碧研究團(tuán)隊(duì)總結(jié)了鈣鈦礦太陽(yáng)能電池中有效的缺陷鈍化的最新進(jìn)展，并提出了常見(jiàn)的鈍化策略的分類，這些策略根據(jù)缺陷的位置和鈍化劑的類型詳細(xì)闡述了機(jī)理。
Gao, F. You, J. et al. Recent Progresses on Defect Passivation toward Efficient Perovskite Solar Cells. AEM 2019.
DOI: 10.1002/aenm.201902650
