當地時間2019年11月1日，美國國家可再生能源實驗室（NREL）發布最新太陽能電池效率圖。Organic Cells (OPV)的最新記錄刷新至17.4%。值得一提的是，這是由上海交通大學劉烽教授聯手馬薩諸塞大學共同創造！
劉烽教授，1982年生，2014年于美國馬薩諸塞大學高分子系獲得博士學位，于 2016年入選國家級高層次人才項目，回國前在美國勞倫斯伯克利國家實驗室從事研究工作，上海交通大學化學與化工學院特別研究員。劉烽教授長期致力于功能軟材料相關領域的研究，今年來在薄膜光伏、超薄膜結構表征、液體表界面等領域做出一系列具有創新意義的成果。課題組研究課題涵蓋有機/鈣鈦礦光伏電池器件、光物理過程、聚合物自組裝、柔性薄膜及其器件力學結構、軟/硬X射線形貌超級表征、加速器原位動態表征、功能軟材料的物理等。在著名學術期刊發表論文150余篇，SCI引用次數超過17000次。2016年以來，已在Nature Photonics，J. Am. Chem. Soc.，Adv. Mater.，Adv. Energy. Mater等頂尖期刊發表論文多篇。應邀參加MRS, APS, ACS，中國化學會等國際國內會議多次。并擔任諸多頂尖期刊審稿人。
劉烽教授和葉軒立、Alex K-Y. Jen、朱瑞、Wenping Hu和Cheng Wang等國內外領域科學家均有密切合作。期待劉烽教授的最新研究成果！納米人也會持續跟進關注！
NREL:https://www.nrel.gov/pv/assets/pdfs/best-research-cell-efficiencies.20191104.pdf
谷歌學術：https://f.glgoo.top/citations?user=cWmpHeYAAAAJ&hl=zh-CN&oi=ao
下面，我們再來介紹一下，鈣鈦礦領域最新的11篇綜述，看看鈣鈦礦領域最新的研究進展。
編者注：專欄丨雜談鈣鈦礦的第5期。金秋十月，惠風和暢！研究鈣鈦礦太陽能電池依然持續火熱！就在近日，據纖納光電科技報道[1]，商業化組件（200-800 cm2）效率再創世界紀錄，并刷新至14.24%。新一代鈣鈦礦光伏技術的經濟價值日漸凸顯。那么，鈣鈦礦太陽能電池是或否可以商業化，讓我們拭目以待！大家好，我是坡肉先生。今天是雜談鈣鈦礦丨坡肉專欄第5期，要和大家分享的是主題是：“11篇最新綜述，讓你一次看個夠！”值得一提的是，連續兩周， Wiley集團旗下能源旗艦刊物——《Advanced Energy Materials》連續刊發數篇鈣鈦礦太陽能電池的綜述！均是來自于韓宏偉、朱凱、游經碧、廖良生、戚亞冰和Osman M. Bakr等大咖。其他熱門刊物也報道了多篇關于光電器件的綜述，其中包括黃維院士、馬偉等。以下就是詳細內容喲！6篇AEM綜述，從添加劑工程、界面工程、鈍化工程和非鉛等角度讓你全方位認識鈣鈦礦，帶你手把手做器件。
1. AEM: 添加劑在鈣鈦礦太陽能電池的作用
添加劑被廣泛用于高效，穩定和無滯后的鈣鈦礦太陽能電池，并在鈣鈦礦太陽能電池（PSCs）的各種突破中發揮重要作用。近日，華中科技大學韓宏偉和Anyi Mei對用于PSCs的各種添加劑進行了綜述，并描述了其作用機理以及對器件性能的影響。添加劑的主要作用有：調節鈣鈦礦薄膜的形貌，穩定FA基和Cs基鈣鈦礦的相，調整PSCs中的能級，抑制鈣鈦礦中的非輻射復合，消除滯后現象，增強PSC的操作穩定性。
2. AEM: 添加劑在高效穩定鈣鈦礦電池的作用
在2019年8月，PSCs（小面積）獲得了25.2％的認證效率。但是，由于在溶液處理過程中不同前驅體組成和加工條件，使得鈣鈦礦薄膜晶體的快速生長，進而產生各種缺陷。添加劑會影響鈣鈦礦的結晶和成膜，鈍化體相和/或表面的缺陷以及界面。美國可再生國家能源實驗室（NREL）的朱凱團隊首先討論了鈣鈦礦膜形成過程中添加劑工程的最新進展。這包括：路易斯酸（例如金屬陽離子，富勒烯衍生物），路易斯堿（例如氧供體，硫供體和氮供體），銨鹽，低維鈣鈦礦和離子液體。然后，總結了各種用于界面優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，以及用于調控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。
3. AEM: 缺陷鈍化工程在鈣鈦礦太陽能電池的作用
在鈣鈦礦中，體相、晶界、表面和界面處缺陷的無序分布會通過非輻射復合中心的形成，嚴重影響載流子傳輸，這阻礙了PSCs效率的進一步提高。中國科學院半導體研究所游經碧研究團隊總結了鈣鈦礦太陽能電池中有效的缺陷鈍化的最新進展。并提出了常見的鈍化策略的分類，根據缺陷的位置和鈍化劑的類型詳細闡述了作用機理。
4. AEM: 鈣鈦礦太陽能電池表面科學研究
ABX3型PSCs效率已超過25％，并朝著理論極限發展。要獲得PSCs的全部潛力，需要了解器件的工作機制和電荷復合，材料質量以及能級匹配等方面。日本沖繩科學技術研究所戚亞冰團隊從表面/界面科學研究的角度介紹了設計PSC的重要性。并討論了最近的案例研究，以證明通過表面科學技術探測鈣鈦礦中的局部異質性（例如晶粒，晶粒邊界，原子結構等）如何有助于將材料特性與PSC器件性能相關聯。重點討論了鈣鈦礦膜中電子缺陷的產生和修復如何限制器件效率，再現性和穩定性，以及如何在電流-電壓曲線中引起時間依賴性瞬態行為。在這些研究的基礎上，提出了進一步提高效率和穩定性以及減少滯后的策略。
5. AEM: 錫基鈣鈦礦進展與挑戰
通過用Sn2+部分或完全替代有毒Pb2+已被廣泛研究。盡管在提高錫基鈣鈦礦體系的性能已取得了些進展，但其光伏（PV）參數仍然明顯低于鉛基鈣鈦礦。蘇州大學廖良生，Yan‐Hui Lou 和王照奎團隊總結了錫基鈣鈦礦的制備、形貌和光物理性質方面的最新進展和挑戰，以及這些因素如何影響其光伏性能。雖然，Pb基鈣鈦礦體系可能仍然是薄膜鈣鈦礦PV領域中主流技術，但仍提出了前瞻性的研究方向，以提高錫鹵化物鈣鈦礦材料的性能以改善器件性能。
6.AEM：金屬鹵化物鈣鈦礦用于太陽能轉化為化學燃料
阿卜杜拉國王科技大學Osman M. Bakr團隊介紹并討論了在鹵化鈣鈦礦基光催化劑，光電極和用于太陽能轉化為化學燃料的裝置的穩定，改進和設計方面的最新進展。以水分解，碘化氫分解和CO2還原反應為目標，介紹了為光催化顆粒懸浮系統，光電極薄膜系統和光伏（光）電催化串聯系統中使用的鈣鈦礦鹵化物建立的策略。此外，強調并討論了在發現新型且穩定的鹵化鈣鈦礦材料，開發保護性和功能性殼層，設計適當的反應溶液系統以及串聯裝置配置方面的最新成就。提供了有關將來用于太陽能轉化為化學燃料的鹵化鈣鈦礦材料和裝置設計的觀點。這篇綜述對于那些有興趣利用鹵化鈣鈦礦材料進行太陽能轉化為化學燃料的研究者可以提供指導。
7. AM: 鈣鈦礦太陽能電池中的非輻射復合：界面的作用
鈣鈦礦太陽能電池結合了高載流子遷移率，長載流子壽命和高效率。然而，完器件仍面臨很大的非輻射復合損失，其VOC在遠低于Shockley-Queisser極限的值。波斯坦大學Christian M. Wolff，Dieter Neher和Martin Stolterfoht 等人概述了在鈣鈦礦太陽能電池的非輻射復合過程中從皮秒到穩態的最新進展，重點是鈣鈦礦層和電荷傳輸層之間的界面。鈣鈦礦薄膜在有或沒有附著傳輸層的情況下準費米能級分裂的定量分析可以確定非輻射復合的起源。在最先進的太陽能電池中，鈣鈦礦與傳輸層之間的界面處的非輻射復合比體相或晶界處的過程更重要。光學泵浦探針技術為界面重組途徑提供了互補途徑，并提供了有關轉移速率和重組速度的定量信息。特別是考慮到能級對準的作用和表面鈍化的重要性。最后，還提出了有希望的優化策略，以及具有低非輻射損耗的最新創紀錄的鈣鈦礦太陽能電池，其中有效地克服了界面復合，從而為熱力學效率極限鋪平了道路。
8. Solar RRL：基于鈣鈦礦太陽能電池的自驅動集成系統利用光伏技術（太陽能電池）以及清潔能源（太陽能）的集成智能便攜式系統（自供電驅動系統）是當前技術發展的新型概念。光伏器件作為自驅動集成系統的關鍵部分，充當了太陽能與工作設備之間的橋梁，并且對整個系統的性能起著重要作用。具有效率（超過25％）的PSCs使許多多功能自供電集成系統的出現成為可能。黃維院士和陳永華團隊概述了迄今為止報道的基于PSCs的自供電集成設備的系統，包括集成儲能設備(PSCs-Lithium ion battery, PSCs-Supercapacitor)，集成人工光合作用設備(PSCs-Solar water splitting, PSCs-Carbon dioxide reduction)和其他自供電集成設備(PSCs-Photodetector)。此外，還討論了制造這些集成設備和提高器件性能的關鍵策略以及基于PSCs的自驅動集成系統在當前所面臨的挑戰和未來可能的發展趨勢。
9. Chem: 有機光電材料的晶體工程
通過控制分子間的相互作用，晶體工程可以被認為是功能性晶體固體的高度有序和復雜的超分子合成。作為晶體工程中最重要的有機固體之一，有機光電材料受到了極大的關注。天津大學Wenping Hu和中科院化學所Yonggang Zhen團隊從晶體工程的角度系統地討論了如何設計有機光電材料，包括分子結構，分子間的相互作用，堆積排列，晶體生長和構圖方法以及兩組分和多組分分子材料。強調了分子結構，堆積模式，晶體形態和光電特性之間的相關性。最后，提出了一些要點，以供在該領域進一步探索。
10. Small Methods: 鈣鈦礦太陽能電池的晶界減少和改善其形貌
鈣鈦礦膜主要是多晶膜，因此不可避免地形成晶界（GB）。由于GBs具有較多的缺陷位，為離子遷移提供了通道，因此減少GBs對于實現PSC的高效率和長期穩定性非常重要。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。韓國浦項科技大學Taiho Park團隊總結了各種降低GBs和增強鈣鈦礦形態的方法，并將其分類為方法和基于材料的方法。此外，還提出了生產高質量和大顆粒基鈣鈦礦薄膜的未來研究方向。
11. Acc. Chem. Res.：在有機太陽能電池中，形貌對器件物理過程影響
自從體異質結（BHJ）器件結構以來，有機太陽能電池（OSCs）便已成為一種有前途的可持續能源。西安交通大學的馬偉團隊首先概述了制備過程中產生的界面損失，以及界面納米結構的調控作用。然后，討論了激子擴散和自由電荷向有限電荷提取的遷移（大量損失）。有利的界面和體相形態將推動電荷在有機物混合膜中的有效擴散，轉移，運輸和提取。該綜述將可能指導研究人員優化化學結構設計和共混膜納米結構有助于抑制OSCs的能量損失。
以上11篇工作是關于鈣鈦礦太陽能電池和其他光電器件的的最新綜述，如果想深入學習，還得探本溯源，博覽群書般的在納米人的官網上搜索相關文獻，細細品味。暢想下，左手文獻，右手文獻，面前的電腦也是文獻！這場景多么妙不可言呀！納米人-鈣鈦礦文獻總結，在http://www.pswbw.com/納米人官網搜索"鈣鈦礦”即可獲取！[1] https://mp.weixin.qq.com/s/FEyfaacSokjwi-FHpqSPbQ[2] A Review on Additives for Halide Perovskite Solar Cells.https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.201902492[3] Additive Engineering for Efficient and Stable Perovskite Solar Cellshttps://doi.org/10.1002/aenm.201902579[4] Recent Progresses on Defect Passivation toward Efficient Perovskite Solar Cells. AEM 2019.https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.201902650[5] Progressof Surface Science Studies on ABX3‐Based Metal Halide Perovskite Solar Cellshttps://doi.org/10.1002/aenm.201902726[6] Tin Halide Perovskites: Progress and Challenges.https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.201902584[7] Metal Halide Perovskites for Solar‐to‐Chemical Fuel Conversionhttps://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/aenm.201902433[8] Nonradiative Recombination in Perovskite Solar Cells: The Role of Interfaceshttps://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201902762[9] Toward a New Energy Era: Self-Driven Integrated Systems Based on Perovskite Solar Cellshttps://doi.org/10.1002/solr.201900320[10] Crystal Engineering of Organic Optoelectronic Materialshttps://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2451929419303882[11] A Review on Reducing Grain Boundaries and Morphological Improvement of Perovskite Solar Cells from Methodology and Material‐Based Perspectiveshttps://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smtd.201900569[12] Interfacial and Bulk Nanostructures Control Loss of Charges in Organic Solar Cellshttps://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.accounts.9b00331
