1. 吳季懷AM: 氟化釓,助力高效穩定鈣鈦礦太陽能電池
華僑大學的吳季懷團隊引入氟化釓(GdF3)和氨基丁醇用于鈣鈦礦晶體生長中的奧斯特瓦爾德熟化,以克服內部缺陷和外部濕度的雙重困境。經過GdF3和氨基丁醇處理的鈣鈦礦太陽能電池的功率轉換效率為21.21%,具有良好的穩定性和小的滯后現象,而原始器件的效率僅為18.10%。SuppressingVacancy Defects and Grain Boundaries via Ostwald Ripening for High‐Performance and StablePerovskite Solar Cells,AM, 2019DOI:10.1002/adma.201904347https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/adma.201904347
2.延世大學JMCA: 9.04%效率!大面積鈣鈦礦半透明太陽能模組
開發大面積半透明太陽能組件是半透明光伏技術商業化的必不可少的步驟。然而,鈣鈦礦型太陽能電池領域尚未獲得顯著進展,這可能是由于難以獲得高度均勻且大規模的半透明吸光層。韓國延世大學Jooho Moon團隊報道了一種半透明太陽能電池組件,該組件包括陽極氧化氧化鋁(AAO)模板衍生的垂直排列的一維納米柱CH3NH3PbI3-xClx鈣鈦礦,該組件具有均勻的半透明吸光層,面積為40.8 cm2,幾何填充系數為95.6%。AAO支架有助于形成均勻的鈣鈦礦形態,并減少光反射。由于載流子路徑受限,均勻的納米柱結構的鈣鈦礦基器件表現出增強的電性能。優化的具有9個子電池的基于納米柱的半透明太陽能模組顯示出9.04%的效率和30.2%的平均可見光透射率,顯然具有實際的發電窗口應用潛力。Ananopillar-structured perovskite-based efficient semitransparent solar modulefor power-generating window applications,JMCA, 2019https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/ta/c9ta11892f#!divAbstract
3. EPFL最新JACS: 新型空穴傳輸材料助力無磁滯且穩定的鈣鈦礦太陽能電池
瑞士洛桑聯邦理工學院SanghyunPaek和Mohammad Khaja Nazeeruddin團隊合成了四種SBA空穴傳輸材料,并將其用于鈣鈦礦太陽能電池(PSC)中。這些SBA分子帶有不同長度和體積的電子惰性烷基鏈。而烷基會影響薄膜中的分子堆積并影響PSC的長期性能。具有基于SBA的空穴傳輸層(HTL)的器件可達到與spiro-MeOTAD相同的效率。與摻雜的Spiro-MeOTAD相比,新型HTM太陽能電池具有無回滯現象和良好的穩定性。性能最佳的SBA器件在光照下進行1,000 h老化測試后,保留了88%的初始效率。結果表明:基于SBA的化合物是為壽命更長的PSC設計新的HTM的有效選擇。Dopedbut stable: spirobisacridine hole transporting materials for hysteresis-freeand stable perovskite solar cells,J. Am. Chem. Soc. 2019https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/jacs.9b07166
4. Angew.: 交聯劑的晶界缺陷鈍化實現高效穩定的鈣鈦礦太陽能電池
金屬鹵化物鈣鈦礦太陽能電池(PSC)具有出色的性能,具有作為光電轉換器的潛力。但是,鈣鈦礦層中的缺陷,特別是在晶界(GBs)處的缺陷嚴重限制了PSC的性能和穩定性。蘇州大學的李亮團隊介紹了一種簡單的后處理方法:將2‐aminoterephthalic acid加到鈣鈦礦上以制備有效且穩定的PSC。通過優化后處理條件,該器件可實現21.09%的出色功率轉換效率(PCE),并顯示出更高的穩定性。這種改善歸因于2‐aminoterephthalic acid作為一種交聯劑,可抑制離子遷移并鈍化GBs處的陷阱態。這些發現為就缺陷鈍化和晶體生長方面設計有效且穩定的PSC提供了潛在的策略。Li, L. et al. Observing the Defect Passivation ofGrain Boundary with 2- Aminoterephthalic Acid for Efficient and StablePerovskite Solar Cells. Angew. 2019.DOI: 10.1002/ange.201915422https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/ange.201915422
5. Small methods: 14.53%!NH4SCN添加劑改變D-J 2D鈣鈦晶體的生長方向
具有二銨有機陽離子的Dion–Jacobson(DJ)相2D層狀鈣鈦礦在熱/光/濕應力下的穩定性優于3D鈣鈦礦。但是,DJ相鈣鈦礦太陽能電池(PVSC)的功率轉換效率(PCE)受限于差的電荷傳輸能力(由于晶體生長方向趨于平行于基板)。香港城市大學Zonglong Zhu和Alex K.-Y. Jen等人通過使用NH4SCN添加劑來誘導鈣鈦礦晶體的生長方向垂直于基底,證明了是一種簡單有效的方法。另外,通過添加NH4SCN,層數分布可以縮小到n = 3和n = 4左右。基于NH4SCN處理的準2D DJ (BDA)(MA)4Pb5I16鈣鈦礦薄膜,其PCE為14.53%,這是在室溫下制備的2D PVSC的最高值。此外,在環境條件為濕度為50±5%的環境條件下存放900小時后,該器件仍保留其初始PCE的85%。Zhu, Z. Jen, A. K.-Y. et al.Vertical Orientated Dion–Jacobson Quasi-2D Perovskite Film with Improved PhotovoltaicPerformance and Stability. Small methods 2019.DOI: 10.1002/smtd.201900831https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/smtd.201900831
6. JMCA:CdZnSeS量子點鈍化策略助力高效NiOx基鈣鈦礦太陽能電池
鈣鈦礦/電子傳輸層異質結的不穩定性限制了倒置鈣鈦礦太陽能電池(PSC)的性能和穩定性,特別是基于NiOx的PSC。南方科技大學的何祝兵、香港大學Aleksandra B. Djuri?i?等人通過化學穩定的無機CdZnSeS量子點(QDs)鈍化鈣鈦礦/電子傳輸層n型異質結,成功制備了高性能NiOx基PSC。對于QD鈍化的鈣鈦礦基器件,開路電壓從1.075 V提高到1.162 V,功率轉換效率從19.47%提高到21.63%。實驗和理論結果表明,QD可以有效地抑制鈣鈦礦表面的缺陷(不飽和Pb2+和可移動I-),從而減少界面重組和形成更穩定的n型異質結。此外,該穩定的n型異質結可顯著提高器件的穩定性。該工作證明了穩定鈣鈦礦/電子傳輸層界面是實現高效穩定的倒置平面PSC的有效而簡單的方法,這將使這些器件更接近未來的商業應用。He, Z. Djuri?i?, A. B. et al. Stabilizing n-type hetero-junction for NiOxBased Inverted Planar Perovskite Solar Cells with Efficiency of 21.6%. JMCA2019.https://pubs.rsc.org/en/content/articlepdf/2020/ta/c9ta12368g
7. ACS Energy Lett.:抑制n-i-p結構CsPbI3鈣鈦礦太陽能電池中的非輻射損耗
CsPbI3由于其熱穩定性和適合于串聯太陽能電池的帶隙而在光伏應用中引起了越來越多的關注。然而,基于CsPbI3的鈣鈦礦太陽能電池(PSC)的嚴重非輻射損耗會將其開路電壓(Voc)限制在0.9-1.1 V范圍內。埃爾朗根-紐倫堡大學Ning Li和ChristophJ. Brabec等人報道了一種可視化所有缺陷的方法輔助重組途徑與光致發光技術。通過用氫氧化鋇三辛基膦氧化物進行表面和整體鈍化,可以在微米級上獲得看到減少的缺陷密度,雙重效果成功改善了器件Voc(從0.87 V提升至1.17 V)。這些結果凸顯了高光譜PL成像的潛力,可為進一步抑制全無機鈣鈦礦中的非輻射Voc損失提供指導。WeiMeng, Yi Hou, André Karl, Ening Gu, Xiaofeng Tang, Andres Osvet, Kaicheng Zhang,Yicheng Zhao, Xiaoyan Du, José Garcia Cerrillo, NingLi, Christoph J. Brabec. Visualizing and suppressing non-radiative losses inhigh open-circuit voltage n-i-p type CsPbI3 perovskite solar cells.ACS Energy Lett., 2019.DOI:10.1021/acsenergylett.9b02604https://doi.org/10.1021/acsenergylett.9b02604