1. Science：GuaSCN助力高效Sn-Pb全鈣鈦礦串聯太陽能電池
基于全鈣鈦礦的多晶薄膜串聯太陽能電池具有提供> 30％效率的潛力。然而，基于全鈣鈦礦的串聯器件的性能受到缺乏高效率，低帶隙Sn-Pb混合鈣鈦礦太陽能電池（PSC）的限制。近日，美國國家可再生能源實驗室 Kai Zhu、Joseph J. Berry以及托萊多大學鄢炎發使用硫氰酸胍（GuaSCN）顯著改善Sn-Pb混合，低帶隙（~1.25電子伏特）鈣鈦礦薄膜的結構和光電性能，其缺陷密度低10倍，載流子壽命大于1微秒，擴散長度為2.5微米。這些改進的特性使1.25-eV，低帶隙PSC器件效率> 20％。當與更寬的帶隙PSC結合使用時，研究人員們可獲得25％效率的4端和23.1％效率的2端全鈣鈦礦型多晶薄膜串聯太陽能電池。
Tong, J., Song, Z., Kim, D.H., Berry, J. J., Yan, Y., Zhu, K., et al. Carrier lifetimes of >1 μs in Sn-Pb perovskites enable efficient all-perovskite tandem solar cells . Science, 2019.
DOI: 10.1126/science.aav7911
https://science.sciencemag.org/content/early/2019/04/17/science.aav7911
2. Joule：雙功能氮化鈦觸點用于高效硅太陽能電池
高性能鈍化接觸是高效晶體硅（c-Si）太陽能電池的先決條件。阿卜杜拉國王科技大學Stefaan De Wolf團隊提出了一種基于磁控濺射沉積的氮化鈦（TiN）的策略。TiN利于電子傳導，阻擋空穴。TiN與超薄SiO2鈍化層（SiO2 /TiN）結合是在c-Si上的有效電子選擇性接觸，具有16.4 mΩ.cm2的低接觸電阻率和約500 fA/cm2的復合電流參數。通過實現作為表面鈍化層和金屬電極的雙功能SiO2/TiN接觸，基于簡單結構的n型c-Si太陽能電池實現了20％效率。這項工作展示了以低成本開發具有雙功能金屬氮化物觸點的高效n型c-Si太陽能電池的方法。
Yang, X.; Liu, W.; De Bastiani, M.; Allen, T.; Kang, J.; Xu, H.; Aydin, E.; Xu, L.; Bi, Q.; Dang, H.; AlHabshi, E.; Kotsovos, K.; AlSaggaf, A.; Gereige, I.; Wan, Y.; Peng, J.; Samundsett, C.; Cuevas, A.; De Wolf, S. Dual-Function Electron-Conductive, Hole-Blocking Titanium Nitride Contacts for Efficient Silicon Solar Cells. Joule, 2019.
DOI: 10.1016/j.joule.2019.03.008
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2542435119301023#!
3. Joule：通過抑制復合在背接觸鈣鈦礦結構中提取長程電荷
金屬鹵化物鈣鈦礦是一種新興的可溶液加工的半導體，用于高效太陽能電池，具有長的光生電荷擴散長度。劍橋大學Felix Deschler等人研究了金屬鹵化物鈣鈦礦背接觸器件中的電荷提取和復合。在橫向分離的SnO2和NiOx的電子和空穴傳輸層料上制備鈣鈦礦薄膜。在照射時，在SnO2（NiOx）上產生的電子（空穴）快速轉移到包埋的收集電極層，留下空穴（電子）作為鈣鈦礦層中的多數載流子橫向擴散。在這些條件下，研究發現復合被強烈抑制。得到的表面復合速率低于2 cm s-1，這接近高質量硅的數值。同時，發現擴散長度超過12 μm，比垂直堆疊架構高出了一個數量級。因此，制造背接觸太陽能電池，其短路電流高達18.4 mA cm-2，外量子效率達到70％。
Tainter, G. D.; H?rantner, M. T.; Pazos-Outón, L. M.; Lamboll, R. D.; āboli??, H.; Leijtens, T.; Mahesh, S.; Friend, R. H.; Snaith, H. J.; Joyce, H. J.; Deschler, F. Long-Range Charge Extraction in Back-Contact Perovskite Architectures via Suppressed Recombination. Joule, 2019.
DOI: 10.1016/j.joule.2019.03.010
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2542435119301047#!
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4. AFM：溶劑對2D鈣鈦礦載流子傳輸性質的影響
由于具有良好的穩定性和光電性能，低緯鈣鈦礦半導體引起了人們的極大關注。然而，2D鈣鈦礦中電荷傳輸不良的問題限制了其應用。近日，美國國家可再生能源實驗室Fei Zhang和Kai Zhu研究團隊對中間控制晶體生長的研究改善了二維鈣鈦礦薄膜中的載流子傳輸性能。研究結果表明，溶劑與鈣鈦礦前驅體的配位強度影響中間相形成的初始狀態以及隨后的鈣鈦礦層生長。研究人員通過調節溶劑組合（DMF：DMSO=5：5）實現高度取向的2D鈣鈦礦膜的生長，改善了光電性質，因此，基于DMF / DMSO（5：5）的鈣鈦礦太陽能電池比基于純DMF的器件提高> 80％的效率。
Gao, L. Zhang, F. Zhu, K. et al. Improving Charge Transport via Intermediate-Controlled Crystal Growth in 2D Perovskite Solar Cells. Advanced Functional Materials, 2019.
DOI: 10.1002/adfm.201901652
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/adfm.201901652
5. AEM：9.7％效率！無鎘Cu2ZnSnS4薄膜太陽能電池
Cu2ZnSnS4（CZTS）薄膜太陽能電池的吸光層可以通過熱處理過程的參數變化來改變帶隙大小。烏普薩拉大學Jes K. Larsen課題組比較了在硫氣氛中退火時間變化和吸光層的有序化處理的效果。由于有序化引起的表面化學變化，并觀察到價帶邊緣的降低。為了獲得不同的能帶對準，該CZTS吸光層與Zn1-xSnxOy（ZTO）或CdS緩沖層結合，制備完整的器件。對于具有CdS緩沖層的有序CZTS吸光層，獲得809 mV的高開路電壓，而利用無Cd的ZTO的器件獲得9.7％效率。
Jes K. Larsen, Fredrik Larsson, Tobias T?rndahl, Nishant Saini, Lars Riekehr, Yi Ren, Adyasha Biswal, Dirk Hauschild, Lothar Weinhardt, Clemens Heske, Charlotte Platzer‐Bj?rkman. Cadmium Free Cu2ZnSnS4 Solar Cells with 9.7% Efficiency. Advanced Energy Materials, 2019.
DOI: 10.1002/aenm.201900439
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.201900439
6. AFM：效率超過20%，室溫半月板涂覆鈣鈦礦太陽能電池
香港理工大學深圳研究院Gang Li團隊通過層流氣刀輔助室溫彎月面涂覆鈣鈦礦，在原位UV-vis和顯微鏡的輔助下，研究了鈣鈦礦成核和晶體生長的基本機制。通過對成膜的深入理解，成功地證明了無回滯的鈣鈦礦太陽能電池，其效率高達20.26％（0.06 cm2）和18.76％（1 cm2）。
Hu, H.; Ren, Z.; Fong, P. W. K.; Qin, M.; Liu, D.; Lei, D.; Lu, X.; Li, G. Room-Temperature Meniscus Coating of >20% Perovskite Solar Cells: A Film Formation Mechanism Investigation. Advanced Functional Materials, 2019.
DOI: 10.1002/adfm.201900092
https://doi.org/10.1002/adfm.201900092
7. Adv. Sci.：CsPbBr3納米晶體用于高效，穩定和彩色鈣鈦礦太陽能電池
無機鈣鈦礦量子點可用作有效的發光下轉換層，用于傳統鈣鈦礦太陽能電池中的紫外阻擋和轉換。吉林大學Hongwei Song、Dali Liu和杰克遜州立大學Qilin Dai展示了通過在器件結構中集成CsPbBr3的新單元配置。改進的器件效率可達20.8%，實現多種顏色的熒光。
Cong Chen，Yanjie Wu，Le Liu，Yanbo Gao，Xinfu Chen，Wenbo Bi，Xu Chen，Dali Liu，Qilin Dai，Hongwei Song. Interfacial Engineering and Photon Downshifting of CsPbBr3 Nanocrystals for Efficient, Stable, and Colorful Vapor Phase Perovskite Solar Cells. Advanced Science, 2019.
DOI: 10.1002/advs.201802046
https://doi.org/10.1002/advs.201802046
8. AMI: 有機和鈣鈦礦太陽能電池中的胺基界面工程
溶液處理的有機太陽能電池（OSC）和混合鈣鈦礦太陽能電池（PvSC）通常需要具有低功函數的適當透明電極，這改善了電子提取，增加了內置電勢并抑制了電荷重組。因此，陰極和光活性層之間的界面改性劑在OSC和PvSC中起重要作用，因為它們提供合適的能級對準，抑制界面處的電荷載流子復合。
近日，韓國科學技術聯合大學院大學Chang Eun Song和韓國化學技術研究所Won Suk Shin通過引入胺基界面改性劑（ABIM）來增強電子傳輸能力。在ABIM中，包含倒置OSC的聚乙烯亞胺乙氧基化（PEIE）由于大的界面偶極矩而顯示出從0.32％到9.83％增強的功率轉換效率（PCE）速率，導致陰極和光活性層之間良好能級匹配。此外，研究人員通過使用富勒烯衍生物，非富勒烯受體和鈣鈦礦層的不同光活性層來探索PEIE ABIM的多功能性。具有PEIE ABIM的倒置非富勒烯OSC和平面n-i-p PvSCs顯示的PCE率分別為11.88％和17.15％。
Rasool, S., Khan, N., Song, C. E., Shin, W. S., et al. Amine-based Interfacial Engineering in Solution-Processed Organic and Perovskite Solar Cells. ACS Applied Materials & Interfaces, 2019.
DOI: 10.1021/acsami.9b03298
https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/acsami.9b03298
9. AEM：15.05％！反向分級2D鈣鈦礦太陽能電池
二維鈣鈦礦（RPPs）已成為一種有前景的太陽能電池材料。近日，大連理工Jijun Zhao研究團隊提出了一種以環己烷甲胺（CMA）作為間隔陽離子的新型RPP。與先前報道的RPP不同，(CMA)2(MA)n-1PbnI3n+1（MA為CH3NH3+，n= 1,2,3 ......）的沉積膜表現出具有反向梯度量子阱（QW）分布的多個相；小n值（n = 2）RPP位于表面，大n（n≥10）RPP位于底部。
這有三個優點：（a）外部的小n RPP可以作為防潮的穩定的屏障，保護脆弱的大n RPP晶格免受水分子的攻擊。（b）它在不同相之間形成II型帶對準，這有利于自驅動電荷傳輸。（c）分級QW的結構擴大了光子收集的范圍。歸因于這些特性，（CMA）2（MA）8Pb9I28太陽能電池效率高達15.05％， 具有1.10 V的高開路電壓。此外，該器件顯示出長期穩定性，在相對濕度為40-70％的環境條件下暴露4600小時后仍保持約95％的初始效率。
Wei, Y. Zhao, J. et al. Reverse-Graded 2D Ruddlesden–Popper Perovskites for Efficient Air-Stable Solar Cells. Advanced Energy Materials, 2019.
DOI: 10.1002/aenm.201900612
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.201900612
10. Nano Lett.：倒置20.6%！聚合物優化PCBM電子傳輸層
富勒烯衍生物，例如PCBM，被廣泛用作倒置鈣鈦礦太陽能電池（PSC）中的電子傳輸層（ETL）。由于其低的電子遷移率，實現高質量成膜的復雜性以及鈣鈦礦/PCBM界面處的嚴重非輻射復合導致倒置PSC相比于正置PSC效率較低。近日，賓夕法尼亞州立大學Shashank Priya和大連化物所、陜師大Shengzhong (Frank) Liu提出了一種克服這些挑戰的有效策略，即將共軛的n型聚合物材料與PCBM混合在一起，形成具有高電子遷移率和合適能級（HBM）連續膜。
研究發現HBM薄膜完全覆蓋鈣鈦礦表面以增強電子提取。由于相對介電常數大，HBM的臨界電子捕獲半徑從PCB的14.89 nm減小到12.52 nm，導致鈣鈦礦/HBM界面處的非輻射復合減少。基于HBM ETL的倒置PSC的效率超過20.6％，填充因子高達0.82。此外，由于HBM ETL的高疏水性，器件的穩定性得到很大改善。在45天后的環境空氣條件下，基于HBM顯示的倒置PSC的效率保持為初始值的80％，顯著高于對照組（48%）。該工作將進一步推進高效穩定的倒置PSC的發展。
Yang, D. Priya, S. Liu, S. et al. Stable Efficiency Exceeding 20.6% for Inverted Perovskite Solar Cells through Polymer-Optimized PCBM Electron-Transport Layers. Nano Letters, 2019.
DOI: 10.1021/acs.nanolett.9b00936
https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acs.nanolett.9b00936
11. EES：22.19%！乙酰丙酮錫ETL助力高性能鈣鈦礦太陽能電池
自鈍化氧化錫可促進電子傳輸、減少遲滯器件特征且穩定性優異，因此顯示出巨大潛力。近日，洛桑聯邦理工學院Yonghui Lee和Mohammad Khaja Nazeeruddina研究團隊報道了一種基于乙酰丙酮化物的新型非膠體氧化錫前驅體。研究結果表明，薄膜中的鹵化物殘留物對制造的SnO2薄膜的熱耐久性起著重要作用，并且提供鈍化層。基于上述策略，研究人員實現了高達22.19％的功率轉換效率，此外，大面積器件（15平方厘米）效率達到16.7%。
Abuhelaiqaa, M. Lee, Y. Nazeeruddina,m. k. et al. Stable perovskite solar cells using tin acetylacetonate based electron transporting layers. Energy & Environmental Science, 2019.
DOI: 10.1039/C9EE00453J
https://pubs.rsc.org/en/content/articlepdf/2019/ee/c9ee00453j
12. AM：13.2%！倒置無機PSC最高效率
CsPbI3是用于鈣鈦礦/硅串聯太陽能電池的有前途的寬帶隙材料，但它們在環境條件下容易經歷從立方黑相到正交黃相的相變。這種相變是由水分引起的，這種水分會引起共頂八面體骨架（[PbI6]4-）的變形。近日，上海交通大學韓禮元教授研究團隊通過系統地控制表面有機末端基團的空間位阻來抑制立方CsPbI3中[PbI6]4-單元的八面體傾斜。
這種空間位阻有效地防止了晶格畸變，從而增加了相變的能壘。研究人員通過X射線衍射測量和密度泛函理論計算驗證了該機制。同時，有機覆蓋層的形成也可以鈍化鈣鈦礦吸收劑的表面電子陷阱態。基于上述研究，研究人員獲得了13.2％ PCE倒置平面鈣鈦礦太陽能電池，這是由倒置結構無機PSC實現的最高效率。更重要的是，優化的器件在環境條件下老化30天后扔保留了其初始PCE的85％，穩定性得到顯著提升。
Wu, T. Han, Y. et al. Efficient and Stable CsPbI3 Solar Cells via Regulating Lattice Distortion with Surface Organic Terminal Groups. Advanced Materials, 2019.
DOI: 10.1002/adma.201900605
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/adma.201900605
