1. EES綜述：膠體量子點太陽能電池的商業化：器件結構和制造的前景
在過去的十年中，膠體量子點太陽能電池（CQD-SC）獲得了迅速的發展，功率轉換效率超過16％。隨著材料工程（CQD表面化學）和設備物理（結構與缺陷工程）的發展，CQD-SC正逐步走向商業化。全面概述商業化的要求是當務之急。對CQD-SCs的結構工程、升級技術、穩定性和制造成本有必要建立廣泛的理解。基于此，伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校的Moonsub Shim與首爾國立大學的Changhee Lee等人綜述了具有相應電荷轉移機制的器件結構的發展。然后，概述了大規模生產CQD-SC的升級方法。
每種升級技術之間的比較表明，最先進的過程已接近工業化。此外，綜述還研究了光伏（PV）性能下降的原因，可能的降解源可以按外部環境因素進行分類，并提出了改善CQD-SCs穩定性的策略。最后，從小眾光伏市場的角度回顧了CQD-SC的成本效益。介紹了商用CQD-SC的逐級制造成本分析方法，并討論了環保型CQD-SC的未來方向。
HyunhoLee, Hyung-Jun Song, Moonsub Shim, Changhee Lee. Towards commercialization ofcolloidal quantum dot solar cells: perspective on device structures andmanufacturing. Energy & Environmental Science 2020.
DOI:10.1039/c9ee03348c
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/ee/c9ee03348c#!divAbstract
2. Nano Energy: 15.2％效率！非肼溶液制備的黃銅礦太陽能電池的最高值
南京郵電大學Hao Xin，華盛頓大學David S. Ginger和新南威爾士大學Xiaojing Hao團隊報道了通過在高Ar壓力下將DMF前驅體溶液處理的前驅體膜硒化而獲得的高效富銅富黃銅礦太陽能電池。研究表明，高壓硒化可實現具有化學計量組成，光滑表面，高電導率和Cu2-xSe自由晶界的高質量富銅黃銅礦吸光材料。
基于CuIn（S，Se）2和Cu（In，Ga）（S，Se）2 的器件效率分別為14.5％和15.2％，這都是由非肼溶液制備的最佳性能的黃銅礦太陽能電池。該結果表明，高Ar壓力硒化是制造高質量富Cu吸收劑的新策略，該吸光材料具有進一步提高黃銅礦太陽能電池效率的巨大潛力。
Highly Efficient Copper-Rich ChalcopyriteSolar Cells from DMF Molecular Solution，Nano Energy, 2019
https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2019.104438
3. JMCA: 鈣鈦礦太陽能電池不穩定性背后的隱藏驅動
二/三維(2D/3D)鈣鈦礦太陽能電池是目前流行的制備高效、穩定的器件策略。然而，2D/3D界面在控制長期器件行為方面的確切功能仍不清楚。近日，洛桑聯邦理工學院MohammadKhaja Nazeeruddin、Giulia Grancini等人揭示了2D / 3D界面的動態結構突變：3D cage中的向2D層移動，充當離子清除劑。
如果結構穩定，則2D會物理地阻止界面處的離子移動，從而提高器件的穩定性。否則，2D會嵌入，動態地自動轉換為準2D結構。 因此，二維組分的合理選擇對控制2D/3D動力學和提高器件壽命起著決定性的作用，這為鈣鈦礦界面設計開辟了新的途徑。
Nazeeruddin, M.K. Grancin, G. et al. Dynamical Evolution of the 2D/3D Interface: AHidden Driver behind Perovskite Solar Cell Instability. JMCA 2020.
DOI: 10.1039/C9TA12489F.
https://pubs.rsc.org/en/content/articlepdf/2020/ta/c9ta12489f
4. 羅馬二大Nano Energy: 晶體工程輔助混合陽離子/陰離子鈣鈦礦大面積制備
鈣鈦礦太陽能電池的性能受鈣鈦礦膜質量的直接控制，調控溶液加工的鈣鈦礦膜的結晶度和取向是一項基本挑戰。羅馬二大Aldo Di Carlo團隊提出了一種可擴展的制造工藝，用于在環境大氣條件下采用晶體工程（CE）方法對混合陽離子雜化鈣鈦礦（FA1-x-yMAxCsy）Pb（I1-xBrx）3進行異質外延生長。通過沉積過飽和的鉛/銫離子溶液形成PbX2.2DMSO純晶體中間相的光滑且介孔的薄膜。
動力學上快速的鈣鈦礦成核是通過快速將FAI和MABr插入中間層實現的。最后，通過Volmer-Weber晶體生長機制完成了異質外延鈣鈦礦的生長。所有層均在大氣條件（相對濕度（RH）50-75％）下沉積，對于各種器件和模塊尺寸均具有很高的重現性。通過CE方法，器件在小面積（0.1 cm2）上達到18.4％的效率，在大面積（1 cm2）上達到16.5％的效率，以及刮涂制備的模組的效率達到12.7％和11.6％，面積分別為17和50 cm2。
Solution-based Heteroepitaxial Growth ofStable Mixed Cation/Anion Hybrid Perovskite Thin Film under Ambient Conditionvia a Scalable Crystal Engineering Approach，Nano Energy, 2019
https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2019.104441
5. 金屬所Nano Energy: 13.6％效率！氟化碳納米管用于高效異質結太陽能電池
中國科學院金屬研究所Peng-XiangHou和Chang Liu團隊通過在室溫下用二氟化氙對高質量的單壁碳納米管（SWCNT）膜進行輕微氟化，進而在管壁上形成離子C-F鍵并控制納米管的p型摻雜。氟化的SWCNT薄膜顯示出改善的電子導電性和更高的功函。此外，氟化過程增加了SWCNT薄膜的面密度并降低了其表面粗糙度，從而導致它們與硅之間的界面接觸更好。結果表明，使用輕氟化的SWCNT膜構造的異質結太陽能電池具有13.6％的高效率和優異的穩定性。
High-efficiency and stable siliconheterojunction solar cells with lightly fluorinated single-wall carbon nanotubefilms，Nano Energy,2019
https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2019.104442
6. Sol. RRL: 采用極性分子鈍化鈣鈦礦缺陷
ZnO電子傳輸層（ETL）的固有特性將導致鈣鈦礦太陽能電池（PSC）中的嚴重電荷損失，例如由于電子提取能力低而在鈣鈦礦層中發生光生電荷積累復合，以及缺陷誘導的電荷復合，從而導致效率損失和器件滯后。
吉林大學的郭文斌、Weitao Zheng等人借助氧空位缺陷，將（2-氨基噻唑-4-基）乙酸（ATAA）的極性分子自組裝到ZnO層上，形成了永久性界面偶極子，并 同時鈍化缺陷狀態。這些改進可以有效地增強電子提取能力并降低缺陷態密度。因此，基于ZnO-ATAA ETL的PSC產生的效率提高了19.74％，器件滯后明顯降低。
Guo, W. Zheng, W. et al.Incorporating Polar Molecule to Passivate Defects for PerovskiteSolarCells. Sol. RRL. 2019.
DOI: 10.1002/solr.201900489
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/solr.201900489
7. JMCA: 22％！石墨化氮化碳摻雜的SnO2助力高效穩定的鈣鈦礦太陽能電池
電荷傳輸層的能級對準和載流子遷移率對于平面異質結鈣鈦礦太陽能電池（PSC）中的電子提取和傳輸至關重要。近日，西安交通大學的吳朝新、HuaDong和青島科技大學Jian Liu團隊將碳氮化物改性的SnO2納米復合材料，SnO2 /石墨碳氮化物（g-C3N4）量子點，設計為功能性電子傳輸層（ETL），以實現精確調節高性能PSC的界面電荷動力學。
研究結果表明，高導電性g-C3N4可以重鑄鄰近SnO2晶體單元周圍的電子密度分布，從而有效消除氧空位減少的陷阱中心，并促進界面和體電子的傳輸。因此，該碳氮化物改性的SnO2納米復合材料表現出適當的電性能，合適的能級排列和高電導率。基于該ETL的平面異質結PSC的最高效率為22.13％，并具有長期的穩定性（在相對濕度為60％的情況下1500h之后，只有10％的PCE衰減）。該工作提供了一種混合ETL設計策略，以提高PSC的效率和穩定性。
Dong, H. Liu, J.Wu, Z. et al. Graphitic Carbon Nitride doped SnO2 Enabling EfficientPerovskite Solar Cells Exceeding 22%. JMCA 2020.
DOI:10.1039/C9TA11344D
https://pubs.rsc.org/en/content/articlepdf/2020/ta/c9ta11344d
8. JMCA: 鈣鈦礦太陽能電池的先進密封是其商業化之路！
盡管鈣鈦礦太陽能電池（PSC）的轉換效率取得了長足的進步，但其長期穩定性卻引發了對其未來商業化的巨大擔憂。PSC對濕度和溫度敏感。密封對于PSC至關重要，不僅要防止PSC受外部環境的影響，還要避免電池中含Pb的材料泄漏出去。近日，波爾圖大學Adélio Mendes等人開發了一種先進的激光輔助玻璃熔塊封裝方法來密封無HTM的PSC。
研究人員在惡劣的濕度和溫度暴露測試環境條件下檢查了激光密封器件的長期穩定性。根據IEC61646標準，密封的PSC已通過70個熱循環（-40°C至85°C）和50 h濕熱（85°C，85％RH）測試。在暴露于潮濕空氣中（80±5％RH）的條件下，密封封裝的PSC的功率轉換效率保持500小時不變。非密封器件在大約50小時性能就出現了衰減。這項工作表明封裝的氣密性在潮濕環境下對器件的穩定性起著關鍵作用。因此，氣密封裝對于PSC的工業化至關重要。
Mendes, A. et al. Advancedhermetic encapsulation of perovskite solar cells: the route to commercialization.JMCA 2019.
DOI:10.1039/C9TA11907H
https://pubs.rsc.org/en/content/articlepdf/2020/ta/c9ta11907h
9. 南開大學AM: 23.24%效率！In2O3/SnO2電子傳輸層助力高效穩定鈣鈦礦電池
具有適當的能量排列和增強的電荷轉移能力的電子傳輸層（ETL）對于鈣鈦礦太陽能電池（PSC）至關重要。但是，界面能級不匹配會限制PSC的電氣性能，特別是開路電壓（VOC）。南開大學的張曉丹團隊開發了一種簡單的經過低溫處理的In2O3 / SnO2雙層ETL，并將其用于制造新的PSC器件。In2O3的存在可形成均勻，致密和低陷阱密度的鈣鈦礦薄膜。此外，In2O3的導帶比Sn摻雜的In2O3（ITO）的導帶要淺，從而增強了從鈣鈦礦到ETL的電荷轉移，從而使鈣鈦礦和ETL界面處的VOC損失最小。
獲得效率為23.24％（認證效率為22.54％）的平面PSC。在僅0.36 V的電壓下實現了1.17V的高VOC。相比之下，基于單個SnO2層的器件在VOC為1.13 V時達到21.42％的效率。此外，新器件在80°C后仍保持97.5％的初始效率。在沒有封裝的情況下，在氮氣中連續光照下，180 h后仍保持其初始效率的91％。結果證明并為高效光伏器件的開發鋪平了道路。
GradientEnergy Alignment Engineering for Planar Perovskite Solar Cells with EfficiencyOver 23%. Adv. Mater. 2020, 1905766. https://doi.org/10.1002/adma.201905766
