1. Nano Energy:17.0%效率!大面積柔性鈣鈦礦器件最高值
南昌大學Kai Yao團隊報道了通過在鈣鈦礦和氧化石墨烯(GO)HTL之間插入共軛聚合物PTFTS界面層來制造高效柔性鈣鈦礦太陽能電池(PSC)。研究表明,兩親性聚合物界面層促進了鈣鈦礦晶粒的生長,鈍化了界面陷阱態,能級匹配更好。更重要的是,GO和PTFTS之間的強結合力使得能夠通過浸漬提拉方法獲得均勻的界面層。制備的大面積柔性器件(1.08 cm2)的效率超過17.0%的優異器件效率,這是迄今為止大面積柔性PSC的最高報告值。
Liu, Z. et al. Interfacial engineering of front-contact with finely tuned polymer interlayers for high-performance large-area flexible perovskite solar cells. Nano Energy 62, 734-744, 2019
Doi:https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2019.05.072.
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285519304781
2. ACS Energy Lett.:抑制鈣鈦礦中的離子遷移,改善器件工作穩定性
離子遷移驅動的降解是鈣鈦礦太陽能電池中的主要降解途徑之一,并且在封裝的器件中也可以在鈣鈦礦材料內發生。Edward H. Sargent團隊研究發現準二維(2.5D)鈣鈦礦抑制了這種離子遷移誘導的降解。研究表明,碘化物遷移發生在以其最大功率點(MPP)運行的鈣鈦礦光伏器件中。觀察到了I-穿過spiro-OMeTAD層遷移到spiro/金接觸界面,氧化和退化界面處的金電極。與3D器件相比,研究發現大型2.5 D鈣鈦礦表現出明顯地降低離子遷移率,并且在MPP連續工作超過80小時,相對效率損失小于1%,而3D器件很快就退化了。
Huang, Z. et al. Suppressed Ion Migration in Reduced-Dimensional Perovskites Improves Operating Stability. ACS Energy Letters, 1521-1527, 2019
Doi:10.1021/acsenergylett.9b00892.
https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsenergylett.9b00892
3. AFM綜述:金屬氧化物傳輸層用于高效穩定的鈣鈦礦太陽能電池
目前,鈣鈦礦太陽能電池(PSC)的效率約為24%。為了制造這種高效率的PSC,必須使用電子和空穴傳輸層來有效地分離由鈣鈦礦層的光生電荷,并選擇性地分離提取的電子和空穴。除了效率之外,用于傳輸層必須具有對光、熱和濕氣的彈性,以確保PSC的長期穩定性。此外,需要低成本制造以通過溶液工藝在低溫下形成電荷傳輸層。為此,金屬氧化物最適合作為PSC的電荷傳輸材料,因為其有成本低,長期穩定性和高效率等優點。Sang Il Seok團隊回顧了PSC中使用的金屬氧化物電子和空穴傳輸材料,并總結了這些材料的制備。最后,描述了金屬氧化物基電荷傳輸材料的挑戰和未來研究方向。
Shin, S. S., Lee, S. J., Seok, S. I., Metal Oxide Charge Transport Layers for Efficient and Stable Perovskite Solar Cells. Adv. Funct. Mater. 2019, 1900455. https://doi.org/10.1002/adfm.201900455
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.201900455
4. AFM:原位觀察!鈣鈦礦的晶化動力學和晶粒取向過程
理解金屬鹵化物鈣鈦礦潛在的生長機制來改善鈣鈦礦薄膜質量是至關重要的。上海應用物理研究所Gang Chen團隊通過原位掠入射X射線衍射,研究了兩步法制備的FAPbI3鈣鈦礦膜的晶化動力學和晶粒取向過程。在整個鈣鈦礦形成過程中,活性化學反應、組成分布,相變和晶粒取向都是可視化的。此外,添加離子對FAPbI3薄膜的結晶速度,晶粒取向和形態以及光伏性能的影響得到評估和優化。該研究為鈣鈦礦生長機制提供了關鍵的見解,并建議制造高質量的鈣鈦礦薄膜,用于廣泛的光電子應用。
Meng, K., Wang, X., Xu, Q., Li, Z., Liu, Z., Wu, L., Hu, Y., Liu, N., Chen, G., In Situ Observation of Crystallization Dynamics and Grain Orientation in Sequential Deposition of Metal Halide Perovskites. Adv. Funct. Mater. 2019, 1902319.
https://doi.org/10.1002/adfm.201902319
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.201902319
5. AM:又一篇!高效穩定2D/3D混合鈣鈦礦太陽能電池
南開大學陳永勝和劉永勝團隊采用2-噻吩甲基銨間隔陽離子成功地嵌入到甲脒碘化物(FAI)-和甲基碘化銨(MAI)基3D鈣鈦礦中,并且該大陽離子可以誘導所獲得的2D/3D混合鈣鈦礦的晶體生長和取向。對于2D/3D鈣鈦礦器件,獲得了21.49%的最高效率,與空白組對比,2D/3D穩定性大幅度提高。
Zhou, T., Lai, H., Liu, T., Lu, D., Wan, X., Zhang, X., Liu, Y., Chen, Y., Highly Efficient and Stable Solar Cells Based on Crystalline Oriented 2D/3D Hybrid Perovskite. Adv. Mater. 2019, 1901242.
https://doi.org/10.1002/adma.201901242
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201901242
6. AEM:通過微調分子骨架和形態控制提高有機太陽能電池性能
同時改善有機太陽能電池(OSC)的兩個關鍵參數壓(Voc)和短路電流密度(Jsc))是一個巨大挑戰。南開大學陳永勝和Xiangjian Wan團隊通過在受體-供體-受體(A-D-A)型受體的主鏈上通過簡單有效的側鏈調節,同時使用微調分子主鏈和形態控制的協同方法解決了這問題。由此,設計并合成了兩種基于三噻吩并[3,2-b]噻吩(3TT)的A-D-A型受體,具有主鏈調節的3TT-OCIC和沒有這種改性的3TT-CIC。與對照分子3TT-CIC相比,3TT-OCIC的效率(PCE)為13.13%,Voc為0.69 V,Jsc為27.58 mA cm-2。此外,通過有效的近紅外吸收,3TT-OCIC用作串聯器件中的后子電池受體,并且具有15.72%的優異PCE。
Gao, H.‐H., Sun, Y., Cai, Y., Wan, X., Meng, L., Ke, X., Li, S., Zhang, Y., Xia, R., Zheng, N., Xie, Z., Li, C., Zhang, M., Yip, H.‐L., Cao, Y., Chen, Y., Achieving Both Enhanced Voltage and Current through Fine‐Tuning Molecular Backbone and Morphology Control in Organic Solar Cells. Adv. Energy Mater. 2019, 1901024.
https://doi.org/10.1002/aenm.201901024
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/aenm.201901024
7.Nano Energy:雙穩定性劑!22.51%效率的甲脒基鈣鈦礦太陽能電池
武漢大學方國家和香港理工大學Hengkai Zhang、Gang Li等人開發了一種穩定劑輔助生長方法,包括兩種穩定劑(MAPbBr3和MACl)以制備相純甲脒碘化鉛(α-FAPbI3)鈣鈦礦,并提高其光電性能。α-FAPbI3鈣鈦礦薄膜具有高結晶和大晶粒以及減少的缺陷,制備的器件效率高達22.51%。更重要的是,相穩定的FAPbI3 PSC的穩定性也得到顯著改善,在環境條件下儲存2600 小時后仍保持97%的效率。
Yang, G., Zhang, H., Li, G. & Fang, G. Stabilizer-assisted growth of formamdinium-based perovskites for highly efficient and stable planar solar cells with over 22% efficiency. Nano Energy, 2019
Doi:https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2019.06.031.
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S221128551930535X
8. Nano Energy綜述:離子液體在雜化鈣鈦礦太陽能電池中的作用
有機-無機金屬鹵化物鈣鈦礦太陽能電池(PSC)穩定性問題是其商業化的主要障礙。離子液體(ILs)具有獨特的多功能特性,如高離子電導率、熱穩定性和電化學穩定性。這些優勢適用于提高PSC的穩定性。印度理工學院坎普爾分校TrilokSingh團隊總結了ILs在鈣鈦礦太陽能電池中的基本作用,現狀和未來前景,側重點是器件的穩定性和效率。并討論了關于表面/界面改性,界面工程和來自IL與各種鈣鈦礦前體的離子(陽離子/陰離子)相互作用的策略。
Ghosh, S. & Singh, T. Role of ionic liquids in organic-inorganic metal halide perovskite solar cells efficiency and stability. Nano Energy, 2019
Doi:https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2019.06.024.
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285519305282#!