1. 黃維院士&陳永華Sol. RRL.：量子阱勢壘控制DJ二維鈣鈦礦的取向和均勻分布
Dion-Jacobson（DJ）二維鹵化物鈣鈦礦的研究得到了廣泛關注。然而，關于量子阱（QW）勢壘厚度的基本問題仍然是未知的，這對于設計有效的DJ相鈣鈦礦光伏電池是至關重要的。黃維院士和陳永華團隊研究表明，QW阻隔厚度取決于具有不同鏈長的大體積有機銨間隔離子，例如1.3-丙二胺（PDA），1.4-丁二胺（BDA），1.5-戊二胺（PeDA）和1.6-六亞甲基二胺（ HDA），調控DJ二維鈣鈦礦的取向和均勻分布。基于PDA和BDA的DJ相鈣鈦礦具有合適的QW阻擋層厚度，其具有優異的取向和更均勻的QW分布，允許平滑的帶隙轉變，更長的載流子擴散長度，更高的電荷遷移率和更低的缺陷密度。相反，具有較厚QW屏障的PeDA和HDA導致較低的取向和多個DJ鈣鈦礦相。基于PDA和BDA的DJ相鈣鈦礦光伏器件的效率分別為14.16％和16.38％，而PeDA和HAD對應的器件效率分別為12.95％和10.55％。
Zheng, Y. , Niu, T. , Qiu, J. , Chao, L. , Li, B. , Yang, Y. , Li, Q. , Lin, C. , Gao, X. , Zhang, C. , Xia, Y. , Chen, Y. and Huang, W. Oriented and Uniform Distribution of Dion–Jacobson Phase Perovskites Controlled by Quantum Well Barrier Thickness. Sol. RRL. 2019
Doi:10.1002/solr.201900090.
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/solr.201900090
2. 黃維院士團隊Sol. RRL.綜述：雙結鈣鈦礦串聯太陽能電池：最新進展和前景
基于金屬鹵化物鈣鈦礦的太陽能電池已經實現了高達24.2％的認證效率。然而，它仍然遠低于Shockley-Quiesser極限（33.16％）。串聯太陽能電池由兩個具有互補吸收的子電池組成，結合1.9 eV/1.0 eV帶隙的兩個子電池，可以達到42％的最大效率。基于鈣鈦礦的串聯太陽能電池具有巨大潛力。西北工業大學的黃維院士、Lin Song和南京工業大學陳永華等人重點介紹了基于鈣鈦礦的串聯太陽能電池的現狀和最新進展，包括鈣鈦礦-硅，鈣鈦礦-鈣鈦礦和鈣鈦礦-銅銦鎵硒（CIGS）集成。討論了不同的結構，關于光電特性的關鍵問題，當前的效率限制和材料設計。還分析了鈣鈦礦帶隙優化，界面工程和復合層的關鍵作用，以概述未來的發展規劃。還提供了當前具有挑戰性的問題和未來前景。希望這些研究能為基于鈣鈦礦的串聯太陽能電池提供新的前景和商業化的機會。
Hu, Y. , Song, L. , Chen, Y. and Huang, W. Two‐Terminal Perovskites Tandem Solar Cells: Recent Advances and Perspectives. Sol. RRL. 2019
Doi:10.1002/solr.201900080.
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/solr.201900080
3. Michael Gr?tzel最新Science Adv.：22.09%效率，3D/2D鈣鈦礦電池最高值！
Michael Gr?tzel團隊引入二維（2D）A2PbI4鈣鈦礦層，其使用五氟苯基乙基銨（FEA）作為氟代芳烴陽離子插入3D鈣鈦礦薄膜和空穴傳輸材料（HTM）之間。全氟化苯部分賦予間隔層超疏水特性，保護鈣鈦礦層免受環境濕氣的影響，同時減輕器件中的離子擴散。未密封的3D/2D 鈣鈦礦太陽能電池在模擬陽光和潮濕空氣中，保持90％的效率超過1000小時。而且，2D層還增強了界面空穴提取，抑制了非輻射載流子復合，并使其效率超過 22％，這是3D/2D結構最高值。
Ultrahydrophobic 3D/2D fluoroarene bilayer-based water-resistant perovskite solar cells with efficiencies exceeding 22%. Science Advances
DOI: 10.1126/sciadv.aaw2543.
https://advances.sciencemag.org/content/5/6/eaaw2543
4. Nano Energy：碳量子點混合材料，提高鈣鈦礦太陽能電池性能
加拿大國家研究院Federico Rosei，國立交通大學Eric Wei-Guang Diau和瑞典呂勒奧理工大學Alberto Vomiero報道了碳量子點(Cdots)在高性能倒置平面異質結（PHJ）鈣鈦礦太陽能電池（PSC）中的集成效應。使用Cdots來修改平面PSC器件中的空穴傳輸層。通過在氧化石墨烯（GO）上引入Cdots作為空穴傳輸層，PSC的效率可達16.2％。當在UV范圍內用碳點作為降檔層時，器件性能進一步提高，最大效率達到16.8％，穩定性也有提升。在存在Cdots的情況下，更有效地提取空穴并將其轉移到導電基底，從而延遲電荷復合。
Benetti, D. et al. Hole-extraction and photostability enhancement in highly efficient inverted perovskite solar cells through carbon dot-based hybrid material. Nano Energy, 2019
Doi:https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2019.05.084.
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285519304902
5. EES：15.37%，三元有機太陽能電池的最高效率
三元有機太陽能電池（OSC）在改善單結OSC的光伏性能方面顯示出巨大潛力。香港科技大學Tao Liu、武漢大學Chuluo Yang、香港中文大學Xinhui Lu和中科院化學所Chuanlang Zhan等人采用PM7：ITC-2Cl作為主體系統，超低帶隙受體IXIC-4Cl作為第三組分，制備一系列三元OSC，活性層吸收可達1000 nm。最佳三元OSC的效率（PCE）為15.37％，明顯高于基于PM7：ITC-2Cl的13.72％）或PM7：IXIC-4Cl（12.01％）。優異性能主要歸因于增加的短路電流（JSC），其主要源于第三組分的互補吸收，因此總體上擴大的吸收范圍。此外，在PM7：ITC-2Cl中添加IXIC-4Cl二元系統抑制雙分子復合，改善電荷解離和收集效率，平衡電荷傳輸并減小結構域尺寸，這是增強的JSC的原因。值得注意的是，優化的三元器件顯示PCE超過15％，能量損失非常小，為0.42 eV，這是迄今為止三元OSC的最高效率。
Liu, T. et al. A Nonfullerene Acceptor with 1000 nm Absorption Edge Enables Ternary Organic Solar Cells with Improved Optical and Morphological Properties and Efficiencies over 15%. Energy Environ. Sci., 2019
Doi:10.1039/C9EE01030K.
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/ee/c9ee01030k#!divAbstract
6. Joule：無鍺外延生長GaAs，制備14.44％效率的太陽能電池
III-V材料的太陽能電池具有出色的效率和功率密度。然而，III-V電池的使用受到高生產成本的阻礙，這部分源于用于III-V材料生長的昂貴基底。韓國科學技術院Jihun Oh和美國國家可再生能源實驗室David L. Young提出了一種無鍺（GON）技術，即超薄外延式單晶Ge膜，即在氫氣退火過程中采用陣列多孔Ge的形態演化。與以前的多孔Ge研究相比，該工藝明顯地改善了Ge的重整表面，因此可以實現GaAs的低缺陷密度異質外延。基于GON的GaAs太陽能電池獲得了14.44％效率，其開路電壓幾乎與在體相Ge上生長的對照電池相同。
Sanghyun Park, John Simon, Kevin L. Schulte, Aaron J. Ptak, Jung-Sub Wi, David L. Young, Jihun Oh. Germanium-on-Nothing for Epitaxial Liftoff of GaAs Solar Cells. Joule, 2019
DOI:https://doi.org/10.1016/j.joule.2019.05.013.
https://www.cell.com/joule/fulltext/S2542-4351(19)30256-9?_returnURL=https%3A%2F%2Flinkinghub.elsevier.com%2Fretrieve%2Fpii%2FS2542435119302569%3Fshowall%3Dtrue
7. 廖良生&楊陽AM：極化鐵電聚合物，用于高性能鈣鈦礦太陽能電池
在雜化鹵化鉛鈣鈦礦太陽能電池中，能量損失與鈣鈦礦層和界面中的非輻射復合息息相關。蘇州大學廖良生、王照奎和UCLA楊陽教授通過鐵電聚合物的內部摻雜和電場的外部控制的組合，開發了一種簡單有效的策略來改善鈣鈦礦太陽能電池的性能。首先將一組極化鐵電（PFE）聚合物摻雜到MAPbI3層，這不僅改善MAPbI3的結晶，而且調節電池中的非輻射復合。PFE聚合物摻雜使得MA+陽離子有序排列，減少陷阱態，優選多晶鈣鈦礦膜的生長取向。此外，將PFE插入鈣鈦礦和空穴傳輸層之間以增強內建場（BIF），通過電池中加寬的耗盡區而得到增強。作為界面偶極層，PFE聚合物在增加BIF中起關鍵作用。因此，組裝的電池的開路電壓為1.14 V，效率為21.38％。
Zhang, C.‐C., Wang, Z.‐K., Yuan, S., Wang, R., Li, M., Jimoh, M. F., Liao, L.‐S., Yang, Y., Polarized Ferroelectric Polymers for High‐Performance Perovskite Solar Cells. Adv. Mater. 2019, 1902222.
https://doi.org/10.1002/adma.201902222
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201902222#
8. Angew：廉價的空穴傳輸層，助力高效穩定的鈣鈦礦太陽能電池
蘇黎世聯邦理工學院Mohammad Khaja Nazeeruddin團隊報道了三種廉價、新型基于Tr?ger’s Base 衍生物的烯胺空穴傳輸材料（HTM）。性能最佳的HTM3材料在鈣鈦礦太陽能電池（PSC）中顯示出了18.62％的效率，并且非封裝器件顯示出優異的長期穩定性。在無摻雜劑的PSC中，HTM3的性能比Spiro-OMeTAD高1.6倍。HTM3的高玻璃化轉變溫度（Tg = 176 ℃），也表明其在器件應用中有巨大潛力。
Nazeeruddin, M. ., Braukyla, T. , Xia, R. , Daskeviciene, M. , Malinauskas, T. , Gruodis, A. , Jankauskas, V. , Roldán-Carmona, C. , Momblona, C. , Getautis, V. , Fei, Z. and Dyson, P. . (2019), Inexpensive Hole Transporting Materials Derived from Tr?ger’s Base Afford Efficient and Stable Perovskite Solar Cells. Angew. Chem. Int. Ed.. 2019
Doi:10.1002/anie.201903705.
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201903705
9. Adv. Mater. Interfaces：Me4NBr鈍化助力高效穩定Pb-Sn基鈣鈦礦太陽能電池
錫鉛（Sn-Pb）基復合鈣鈦礦太陽能電池可延長光吸收光譜范圍和減少鈣鈦礦材料中鉛引起的環境危害的潛在解決方案。 盡管如此，由于錫的不穩定性，與鉛基鈣鈦礦太陽能電池相比，基于錫鉛的鈣鈦礦太陽能電池遭受更嚴重的效率降低，這限制了其進一步發展。 近日，北京大學深圳研究生院 Hang Zhou研究團隊引入季銨鹵化物Me4NBr以鈍化基于Sn-Pb的鈣鈦礦表面。 Me4NBr有效地減少了表面缺陷，提高了Sn-Pb基鈣鈦礦太陽能電池的開路電壓和填充因子。 此外，與未處理的Sn-Pb鈣鈦礦電池相比，Me4NBr處理的Sn-Pb鈣鈦礦電池也顯示出顯著的穩定性增強。
Du, X. Zou, H. et al. Enhanced Uniformity and Stability of Pb–Sn Perovskite Solar Cells via Me4NBr Passivation.
DOI:10.1002/admi.201900413
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/admi.201900413
10. 黃維院士&陳永華ACS Energy Lett.：最高效率Sn基2DRP鈣鈦礦太陽能電池
2D Ruddlesden-Popper（2DRP）錫（Sn）基鈣鈦礦太陽能電池（PSC）由于其低毒性和改善的穩定性在推進鈣鈦礦基光伏器件的商業化方面發揮著不可替代的作用。然而，由于不完全取向的晶體生長和較差的薄膜形貌，2DRP Sn PSC的效率沒有取得突破，這受到復雜和不可控結晶過程的限制。近日，南京工業大學黃維院士和陳永華研究團隊在2DRP Sn鈣鈦礦中引入混合間隔有機陽離子[正丁胺（BA）和苯乙胺（PEA）]來控制結晶過程。研究發現當BA +和PEA +共同形成[（BA0.5PEA0.5）2FA3Sn4I13] 2DRP鈣鈦礦時，可有效抑制了阻礙晶體均勻有序成核的中間相，從而實現了高質量的薄膜形貌。并改善了晶體取向。受益于它，器件的功率轉換效率（PCE）提高到8.82％，這是目前2DRP Sn PSC中最高的一個。
Qiu, J. Chen, Y. Huang, W. et al. 2D Intermediate Suppression for Efficient Ruddlesden-Popper (RP) Phase Lead-Free Perovskite Solar Cells. ACS Energy Lett. 2019.
DOI:10.1021/acsenergylett.9b00954
https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acsenergylett.9b00954
11. Nature Commun.：16.5％轉換效率！氯化受體助力高性能有機太陽能電池
通過增強分子內推挽效應來擴大有機光伏（OPV）材料的光吸收是提高OPV電池的功率轉換效率的有效的方法。然而，就電子受體而言，最常見的鹵化分子設計策略通常導致降低的分子能級，從而導致器件中的開路電壓降低。近日，中國科學院化學研究所高分子與化學實驗室Huifeng Yao團隊報道了氯化非富勒烯受體，其表現出擴展的光學吸收，同時顯示出比其在器件中的氟化對應物更高的電壓。這種現象可歸因于減少的非輻射能量損失（0.206 eV）。由于同時改善的短路電流密度和開路電壓，器件實現了16.5％的高效率。這項研究表明，精細調整OPV材料以降低帶隙電壓偏移具有提高效率的巨大潛力。
Cui, Y. Yao, H. et al. Over 16% efficiency organic photovoltaic cells enabled by a chlorinated acceptor with increased open-circuit voltages. Nat. Commun. 2019.
DOI:10.1038/s41467-019-10351-5
