1. 楊陽Science: 茶堿處理！22.6％效率的鈣鈦礦太陽能電池
表面陷阱介導的非輻射電荷復合是實現高效金屬鹵化物鈣鈦礦光伏電池的主要限制。鈣鈦礦晶格的離子特性通過官能團和缺陷之間的相互作用使分子缺陷鈍化方法成為可能。然而，缺乏對分子構型如何影響鈍化效果的深入了解，從而對合理的分子設計提出了巨大挑戰。加州大學洛杉磯分校的楊陽，Jingjing Xue, Kendall N. Houk，蘇州大學的王照奎和馬爾馬拉大學的Ilhan Yavuz等人系統地研究了茶堿，咖啡因和可可堿的官能團的化學環境對缺陷鈍化的情況。當分子中N-H和C=O處于最佳構型時，N-H和I之間的氫鍵形成有助于主要的C=O與Pb反位缺陷的結合，從而最大化表面缺陷結合。用茶堿處理的鈣鈦礦太陽能電池的穩定效率為22.6％。
三個表面C=O基團的表面缺陷識別和構造構型不同的化學環境Constructive molecular configurations for surface-defect passivation of perovskite photovoltaics，Science，2019DOI:10.1126/science.aay9698https://science.sciencemag.org/content/366/6472/1509
2. Gr?tzel&韓宏偉Angew: 鳥嘌呤,穩定的FAPbI3鈣鈦礦
甲脒基碘化鉛鈣鈦礦材料具有出色的光伏性能以及出色的熱穩定性。然而，鈣鈦礦α-FAPbI3相到δ-FAPbI3相的退化降低了太陽能電池的光伏性能。韓宏偉和Michael Gr?tzel團隊報道了一種通過低維雜化鈣鈦礦材料來抑制相轉變的新策略，該材料包括用作三維FAPbI3相穩定劑的鳥嘌呤有機間隔層。此外，通過固態核磁共振波譜結合X射線晶體學，透射電子顯微鏡，分子動力學模擬和DFT計算，揭示了原子級相互作用的基本模式。獲得了16%效率的低維相混合型FAPbI3鈣鈦礦太陽能電池，并具有增強的長期穩定性。Guanine‐Stabilized Formamidinium Lead Iodide Perovskites，Angew, 2019https://doi.org/10.1002/anie.201912051
3. Chem.Soc. Rev.: 膠體量子點太陽能電池中的光激發載流子動力學
膠體量子點太陽能電池（QDSC）的認證效率（PCE）記錄在過去幾年中已從不足4％大幅提高到16.6％。但是，QDSC的PCE仍大大低于理論效率。迄今為止，缺少對QDSC中光激發載流子動力學的總結。QDSC的光伏性能仍然受到光電壓、光電流和填充因子的限制，而光電壓、光電流和填充因子主要由器件中的光激發載流子動力學決定，包括載流子（或激子）的產生，載流子的提取或轉移以及載流子的復合過程。日本電氣通信大學的沈青、陜西師范大學Guohua Wu和南京大學的鄒志剛團隊總結并討論了整個QDSC中從單個量子點（QD）到整個器件的光激發載流子動力學，以及用于分析光激發載流子動力學的表征方法。討論了包括光激發多激子生成（MEG），熱電子提取以及相鄰QD之間的載流子轉移以及QDSC的每個界面處的載流子注入和復合在內的最新研究。還討論了光激發載流子動力學對量子點的物理化學性質和量子點控制器件的光電性能的影響。Photo excited carrier dynamics in colloidal quantum dot solar cells: insights into individual quantum dots, quantum dot solid films and devices，Chem. Soc.Rev., 2019https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/cs/c9cs00560a#!divAbstract
4. AM: 高效交聯的硫辛酸雙向鈍化處理助力高性能鈣鈦礦太陽能電池
鈣鈦礦-傳輸層界面（PTLI）內不可避免地會產生缺陷，這會對功率轉換效率（PCE）和鈣鈦礦太陽能電池（PSC）的穩定性造成不利影響。電子科技大學的王寧和北京大學的郭少軍等人發現將可交聯的有機小分子硫辛酸（TA）通過配位效應同時化學固定在TiO2和MAPbI3的表面上。經過熱處理形成原位交聯的連續聚合物（Poly（TA））堅固網絡，可以作為一種新的雙面鈍化劑引入PSC中，可以實現極大地鈍化缺陷。研究還發現，Poly（TA）可以進一步提高鈣鈦礦薄膜的電荷提取效率以及耐水和耐光能力。基于Poly（TA）的PSC達到了有史以來報道的MAPbI3最佳PCE的20.4％，具有可忽略的滯后性，并且穩定性大大提高。密度泛函理論計算表明，Poly（TA）對MAPbI3和PTLI的鈍化是通過Poly（TA）中的官能團（-COOH，-C-S）與MAPbI3中的Pb2 +配位和TiO2中的Ti4 +配位而相互作用發生的，這同時也得到了實驗測試的證明。Efficient Bifacial Passivation with Crosslinked Thioctic Acid for High-Performance Methylammonium Lead Iodide Perovskite SolarCells. AM 2019.DOI:10.1002/adma.201905661https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201905661
5. AFM: 高潤濕性和均勻的空穴提取層的協同共組裝，用于大面積鈣鈦礦太陽能電池
所有具有有機電荷傳輸層（CTL）的鈣鈦礦太陽能電池（PSC）都具有明顯的性能優勢，但將其放大實現高效大面積器件仍是一個巨大的挑戰，因為鈣鈦礦下面的有機CTL太薄，無法通過旋涂形成大面積的均質層。此外，該有機涂層的疏水性進一步阻礙了鈣鈦礦層溶液法的制備。華東理工大學吳永真和朱為宏團隊報道了基于錨固的共組裝（ACA）策略，即親水性銨鹽CA-Br與空穴傳輸的三苯胺衍生物的協同共吸附，從而為p-i-n結構的PSCs獲取可擴展和可潤濕性的有機空穴提取層。ACA路線不僅可以使有機超薄CTL具有很高的均勻性，而且消除了不潤濕的問題，從而可以實現覆蓋率達100％的大面積鈣鈦礦薄膜。此外，將CA‐Br納入ACA策略可以通過陽離子的空位鈍化來保證高質量的電子連接。因此，p–i–n結構的PSC（1.02 cm2）達到了17.49％的高效率（PCE），而面積為36 cm2的模塊顯示PCE為12.67％，在所有以CTL為基礎的PSCs中，最好的放大效果之一。這項工作表明，ACA策略可能是通往大面積均勻界面層以及鈣鈦礦太陽能電池放大的有前途的途徑。Synergistic Coassembly of Highly Wettable and Uniform Hole-Extraction Monolayers for Scaling-up Perovskite Solar Cells. AFM 2019.DOI:10.1002/adfm.201909509https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/adfm.201909509
6. AFM: 雙面表面鈍化的三維鈣鈦礦薄膜實現高效太陽能電池
鈣鈦礦與相鄰電荷傳輸層之間的界面處的缺陷誘導的載流子重組限制了大多數鈣鈦礦太陽能電池的效率。因此，界面缺陷的鈍化對于獲得接近理論極限的電池效率至關重要。澳大利亞國立大學Md Arafat Mahmud、Thomas P. White等人報道了一種新穎的3D鈣鈦礦薄膜的雙面鈍化工藝，其具有形成2D層狀鈣鈦礦的表面層。據報道，具有約1.6 eV光學帶隙的鈣鈦礦薄膜其器件最高效率為22.77％，開路電壓為1.2 V。實驗和數值分析表明，該表面層在電子和空穴傳輸層的界面上均提供了有效的缺陷鈍化，從而抑制了活性層兩側的表面復合。盡管鈍化層具有半絕緣性，但仍觀察到填充因子增加。二維鈣鈦礦層的表面覆蓋不完全可以解釋有效的載流子提取，可以使電荷通過局部未鈍化區域傳輸，這類似于硅光伏中使用的隧道氧化物鈍化層。該工作所提出的2D鈣鈦礦表面鈍化層的策略具有進一步提高電池效率的潛力。Double-Sided Surface Passivation of 3D Perovskite Film for High-Efficiency Mixed-Dimensional Perovskite Solar Cells. AFM 2019.DOI:10.1002/adfm.201907962.https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/adfm.201907962
7. AFM綜述: 染料敏化和鈣鈦礦太陽能電池中的碳對電極
開發高效穩定的對電極（CE）材料來代替稀有和昂貴的貴金屬，用于染料敏化和鈣鈦礦太陽能電池（DSC和PSC）是一個研究熱點。碳材料因其低成本，出色的活性和出色的穩定性而被公認為是兩種光伏設備商業化的最合格的無貴金屬CE。河北師范大學Mingxing Wu、Jing-Yuan Ma等人對兩種器件的CE材料進行了廣泛的綜述。對于DSC，由于電極性質與碳材料的特定孔隙率或納米結構密切相關，因此作者根據形態進行了分類討論。還討論了影響碳CEs催化行為的關鍵因素。對于PSC，作者全面介紹了新型碳CE材料的概述。此外，還展示了旨在改善鈣鈦礦和碳層之間的界面接觸以提高光伏性能的改性技術。最后，闡述了DSC和PSC中碳CE的發展方向，主要挑戰和應對方法。Carbon Counter Electrodes in Dye-Sensitized and Perovskite Solar Cells.
DOI:10.1002/adfm.201906451https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/adfm.201906451
8. AEM:研究新進展！噴墨印刷鈣鈦礦太陽能電池
將實驗室規模的自旋涂層鈣鈦礦太陽能電池（PSC）的高功率轉換效率（PCE）轉移到大面積光伏模塊，需要可擴展制造方法的顯著進步。數字噴墨印刷有望將鈣鈦礦薄膜以可擴展，節省成本和成本效益的方式沉積在各種基材上，并具有任意形狀。卡爾斯魯厄理工學院Helge Eggers、Fabian Schackmar、Ulrich W. Paetzold等人展示了高質量的噴墨印刷三陽離子鈣鈦礦層，其厚度> 1 μm，從而實現了前所未有的高PCE> 21％，穩定的功率輸出效率> 18％噴墨打印的PSC。深入的表征表明，使用該方法沉積的鈣鈦礦薄膜呈現柱狀晶體結構，無水平晶界，并在整個厚度范圍內延伸。對于該工藝，PSC的最佳厚度約為1.5 μm。X射線光發射光譜分析證實了表面預期的化學計量鈣鈦礦成分，并顯示出較厚薄膜的強烈偏差和不均勻性。微米厚的鈣鈦礦薄膜具有非常長的電荷載流子壽命，突出了其出色的光電特性。它們在下一代噴墨印刷鈣鈦礦太陽能電池，光電探測器和X射線探測器特別有前途。Inkjet-Printed Micrometer-Thick Perovskite Solar Cells with Large Columnar Grains. AEM 2019.DOI:10.1002/aenm.201903184https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/aenm.201903184
9. AMI：基于溶液制備的納米粒子中間層的PbS串聯太陽能電池
串聯太陽能電池是打破單器件Shockley-Queisser限制的有效方法之一。可溶液處理的PbS量子點由于其尺寸可調的帶隙而成為制備串聯太陽能電池的良好候選者。然而，連接串聯太陽能電池的中間連接層對于器件性能至關重要，因為它決定了電荷復合效率和電阻等。 新南威爾士大學Tom Wu和香港科技大學Jonathan E. Halpert團隊開了溶液法制備的超薄NiO和Ag納米顆粒膜充當中間層，以增強PbS串聯太陽能電池的電荷復合效率。具有ITO/S-ZnO/1.45 eV PbS-PbI2/PbS-EDT/NiO/Ag NPs/ZnONPs/1.22 eV PbS-PbI2/PbS-EDT/Au結構的太陽能電池展示出7.1％的功率轉換效率，性能明顯優于單個太陽能電池單元。PbS quantum dot tandem solar cell based on solution-processed nanoparticle intermediate layer. ACS Appl. Mater. Interfaces, 2019.DOI：10.1021/acsami.9b16164https://doi.org/10.1021/acsami.9b16164
10. ACS Energy Lett.：基于DMAI制備的的無機鈣鈦礦太陽能電池的化學組成和相演化
無機CsPbI3有望增強鈣鈦礦太陽能電池的熱穩定性。目前，基于碘化二甲胺（DMAI）制備太陽能電池是實現高效率的最有效方法，但是尚未有報道對DMAI的效果進行更加深入地分析。中國科學院青島生物能源與過程研究所崔光磊和逄淑平團隊研究了混合DMAI-CsPbI3層在熱處理期間的化學組成和相變。結果表明，在DMSO溶劑中使用常見的DMAI/CsI/PbI2配方，首先通過DMAPbI3與Cs4PbI6之間的固相反應形成了混合鈣鈦礦DMA0.15Cs0.85PbI3。進一步的熱處理將混合的鈣鈦礦相直接轉化為γ-CsPbI3，然后自發轉化為δ-CsPbI3。作者還證明DMA0.15Cs0.85PbI3相具有熱力學穩定性，并且帶隙為1.67 eV。因此，與純無機γ-CsPbI3鈣鈦礦相比，混合DMA0.15Cs0.85PbI3鈣鈦礦的器件效率得到了極大的提高。Chemical Composition and Phase Evolution in DMAI-Derived Inorganic Perovskite Solar Cells. ACS Energy Lett., 2019.DOI：10.1021/acsenergylett.9b02272https://doi.org/10.1021/acsenergylett.9b0227211.AMI：使用SnO2作為緩沖層的高效PbSe膠體量子點太陽能電池PbSe膠體量子點（CQD）由于其可調節的帶隙，溶液加工性和有效的多激子產生效應而被廣泛用于太陽能電池。目前最高效的PbSe CQD太陽能電池使用高溫處理的ZnO作為電子傳輸層（ETL），然而這限制了它們在柔性光伏電池中的應用。由于光吸收較少和電子遷移率較高，低溫溶液處理的SnO2已被證明是用于高效PbS CQD和鈣鈦礦太陽能電池的有效ETL。華中科技大學ChaoChen和Jianbing Zhang等人介紹了低溫溶液處理的SnO2作為PbSe CQD太陽能電池的ETL，并通過一步旋涂法制造了PbSe CQD吸收層。具有FTO(SnO2:F)/SnO2/PbSe-PbI2/PbS-EDT/Au結構的器件實現了577.1 mV的高開路電壓，24.87 mA cm-2的短路電流密度，67％的填充因子和9.67％的功率轉換效率。Efficient PbSe colloidal quantum dot solar cellsusing SnO2 as a buffer layer. ACS Appl. Mater. Interfaces, 2019.DOI：10.1021/acsami.9b19651原文鏈接：https://doi.org/10.1021/acsami.9b1965112. Nano Energy：基于雙（三氟甲磺酰基）酰亞胺添加劑的高效穩定的鈣鈦礦太陽能電池眾所周知，添加劑雙（三氟甲磺酰基）酰亞胺鋰（Li-TFSI）的快速聚集和水合會導致基于Spiro-OMeTAD空穴傳輸層（HTL）的鈣鈦礦太陽能電池（PSC）具有很差的穩定性質。昆士蘭科技大學Hongxia Wang等人采用疏水性更強的堿土金屬雙（三氟甲磺酰基）酰亞胺添加劑（即Mg-TFSI2和Ca-TFSI2）代替Li-TFSI，可以有效地穩定TFSI鹽和4-叔丁基吡啶之間的配位絡合物，進而導致添加劑的聚集和水合作用受阻，從而增強HTL的耐濕性。此外，通過使用這種方法，我們獲得了具有更高空穴遷移率的高質量HTL，改善了空穴提取過程。將這些HTL集成到光伏設備中，我們獲得了實質性的性能提升，最佳的PSC顯示了超過20％的效率。此外，在環境空氣中老化后，用堿土金屬雙（三氟甲磺酰基）酰亞胺添加劑的未封裝器件在193天后仍保持其初始效率的83％。Alkaline-Earth Bis(trifluoromethanesulfonimide) Additives for Efficient and Stable Perovskite Solar Cells. Nano Energy, 2019.DOI：10.1016/j.nanoen.2019.104412https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2019.104412
