1. Joule：甲基氯化銨誘導(dǎo)鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池中間相穩(wěn)定化
實(shí)現(xiàn)高性能鈣鈦礦太陽(yáng)能電池最有效的方法是引入可以充當(dāng)摻雜劑、晶化劑或鈍化缺陷位點(diǎn)的添加劑。氯基添加劑是文獻(xiàn)中最流行的添加劑之一，但其具體作用仍不確定。在本文中，來(lái)自韓國(guó)能源研究所的Dong Suk Kim與韓國(guó)蔚山國(guó)家科技研究所的Sang Kyu Kwak以及Jin Young Kim等系統(tǒng)地研究了氯化甲基銨添加劑（MACI）在FAPbI3基鈣鈦礦太陽(yáng)能電池中的作用。他們借助密度泛函理論為MACI與鈣鈦礦之間的相互作用提供了一個(gè)理論框架。這種相互作用使得MACI將反應(yīng)中間相在無(wú)須退火的條件下誘導(dǎo)轉(zhuǎn)化為純的FAPbI3的α相。這種相轉(zhuǎn)化的形成能與添加的MACI的量相關(guān)，因此可以通過(guò)調(diào)控添加劑的量提高鈣鈦礦薄膜的質(zhì)量。這種質(zhì)量的改善體現(xiàn)在6倍的晶格尺寸增加、3倍相結(jié)晶度的增加以及4.3倍光致發(fā)光壽命的增加。因此，優(yōu)化后的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的效率可達(dá)23.48%。
Minjin Kim, Dong Suk Kim, Sang Kyu Kwak, Jin Young Kim et al, Methylammonium Chloride Induces Intermediate Phase Stabilization for Efficient Perovskite Solar Cells, Joule 2019
DOI: 10.1016/j.joule.2019.06.014
https://www.cell.com/joule/fulltext/S2542-4351(19)30305-8?rss=yes#
2. Angew：FA+和Cs+離子增強(qiáng)二維鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的電荷傳輸
有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化二維（2D）鈣鈦礦（n≤5）由于優(yōu)異的穩(wěn)定性和光電性質(zhì)而最近引起了極大的關(guān)注。通常，2D鈣鈦礦含有單陽(yáng)離子（MA+或FA+）。國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室Kai Zhu團(tuán)隊(duì)首次報(bào)道使用MA+，F(xiàn)A+和Cs+的混合陽(yáng)離子制造2D鈣鈦礦（n = 5）。采用這些三種陽(yáng)離子可以形成光滑，致密的鈣鈦礦薄膜，而且具有更大的晶粒尺寸和更少的晶界。得到的鈣鈦礦在三陽(yáng)離子2D鈣鈦礦太陽(yáng)能電池（PSC）中也表現(xiàn)出更長(zhǎng)的載流子壽命和更高的導(dǎo)電性。與用單陽(yáng)離子的PSC相比，具有三陽(yáng)離子的2D PSC的效率（PCE）提高了80％以上（從7.80％到14.23％）; PCE也高于基于二元陽(yáng)離子（MA+-FA+或MA+-Cs+）2D結(jié)構(gòu)的PSC。
Zhu, K. , Gao, L. , Zhang, F. , Chen, X. , Xiao, C. , Larson, B. , Dunfield, S. and Berry, J. (2019), Enhanced Charge Transport by Incorporating Formamidinium and Cesium Cations for Two‐Dimensional Perovskite Solar Cells. Angew. Chem. Int. Ed..
Doi:10.1002/anie.201905690.
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201905690
3. Nano Energy：低溫a-WOx/SnO2電子傳輸層，20.5％效率的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池
界面工程在高效鈣鈦礦太陽(yáng)能電池中起著至關(guān)重要的作用。吉林師范大學(xué)Lili Yang和南開(kāi)大學(xué)Xiaodan Zhang團(tuán)隊(duì)提出了一種a-WOx/SnO2混合電子傳輸層，以有效地阻擋空穴注入，從而促進(jìn)電荷提取并抑制界面處的電子-空穴復(fù)合過(guò)程。此外，由于a-WOx的較高遷移率和及其與SnO2之間的級(jí)聯(lián)能級(jí)序列的形成，與傳統(tǒng)的電子傳輸層相比，獲得了更好的電子傳輸。基于a-WOx/SnO2電子傳輸層的PSC的效率為20.52％。此外，整個(gè)器件制備工藝在低于150°C的溫度下完成，為單片串聯(lián)器件的實(shí)際應(yīng)用提供了巨大潛力，并為柔性器件的發(fā)展提供了途徑。
Wang, F. et al. Exploring low-temperature processed a-WOx/SnO2 hybrid electron transporting layer for perovskite solar cells with efficiency >20.5%. Nano Energy, 2019
Doi:https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2019.06.021.
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285519305257
4. Joule：電極材料對(duì)高效鈣鈦礦太陽(yáng)能電池工藝環(huán)境穩(wěn)定性的影響
對(duì)于商品化鈣鈦礦太陽(yáng)能電池來(lái)說(shuō)，由于實(shí)際生產(chǎn)線難以保持絕對(duì)干燥條件，因此抗?jié)癫牧系氖褂弥陵P(guān)重要。最近，已經(jīng)有研究人員通過(guò)使用Li摻雜的介孔TiO2作為電子傳導(dǎo)層組建了效率超過(guò)22%的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池。但是，鋰元素的吸水特性會(huì)導(dǎo)致器件在潮濕空氣條件下工作時(shí)穩(wěn)定性下降。在本文中，韓國(guó)化學(xué)技術(shù)研究所的Jangwon Seo等通過(guò)使用介孔BaSnO3作為電子傳導(dǎo)層在不犧牲功率轉(zhuǎn)化效率的基礎(chǔ)上提高了鈣鈦礦太陽(yáng)能電池在潮濕空氣條件下的工藝穩(wěn)定性。BaSnO3介孔電子傳導(dǎo)層的使用下鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的效率仍然高達(dá)21.3%，其穩(wěn)定性效率也高達(dá)21.7%。此外，該電子傳導(dǎo)層相比Li摻雜的介孔TiO2電子傳導(dǎo)層在潮濕空氣下的工藝穩(wěn)定性更好。研究人員相信該策略能夠加速鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的商品化進(jìn)程。
Jaehoon Chung, Jangwon Seo et al, Impact of Electrode Materials on Process Environmental Stability of Efficient Perovskite Solar Cells, Joule, 2019
DOI: 10.1016/j.joule.2019.05.018
https://www.cell.com/joule/fulltext/S2542-4351(19)30261-2?rss=yes#
5. AFM：19.38％記錄效率！柔性單結(jié)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池最高效率
與硅基太陽(yáng)能電池相比，有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化鈣鈦礦太陽(yáng)能電池（PSC）具有明顯的優(yōu)勢(shì)，即其在柔性領(lǐng)域中的應(yīng)用。然而，柔性器件的效率仍然低于剛性器件的效率。北京大學(xué)Zhijian Chen和Lixin Xiao團(tuán)隊(duì)研究發(fā)現(xiàn)通過(guò)低壓輔助方法在N-甲基-2-吡咯烷酮（NMP）的幫助下可以獲得致密的甲脒（FA）基鈣鈦礦膜。此外，作為添加劑的MACl可以優(yōu)先形成MAPbCl3-xIx鈣鈦礦晶種，以誘導(dǎo)鈣鈦礦相變和晶體生長(zhǎng)。最后，以FAI·PbI2·NMP+x％MACl為前驅(qū)體，即配體和添加劑協(xié)同過(guò)程，在柔性基底上獲得了具有大晶粒尺寸、高結(jié)晶度和低陷阱密度的FA基鈣鈦礦膜。在柔性平板PSC中實(shí)現(xiàn)了19.38％的記錄效率，并且穩(wěn)定性優(yōu)異。在500次彎曲循環(huán)后，PCE保持92％的初始值，彎曲半徑為10 mm。
Wu, C., Wang, D., Zhang, Y., Gu, F., Liu, G., Zhu, N., Luo, W., Han, D., Guo, X., Qu, B., Wang, S., Bian, Z., Chen, Z., Xiao, L., FAPbI3 Flexible Solar Cells with a Record Efficiency of 19.38% Fabricated in Air via Ligand and Additive Synergetic Process. Adv. Funct. Mater. 2019, 1902974. https://doi.org/10.1002/adfm.201902974
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201902974
6. Nature Energy：在模擬工作條件下，瞅瞅鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的性能！
目前電池效率已超過(guò)24％，鈣鈦礦光伏技術(shù)的研究已從競(jìng)爭(zhēng)效率轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定性的優(yōu)化。然而，術(shù)語(yǔ)“穩(wěn)定性”被廣泛使用并以各種方式進(jìn)行評(píng)估，這意味著測(cè)試方法五花八門(mén)。對(duì)于應(yīng)用而言，只有在實(shí)際應(yīng)用的長(zhǎng)期運(yùn)行中才能實(shí)現(xiàn)的能量收益很重要。洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院Wolfgang Tress團(tuán)隊(duì)根據(jù)模擬環(huán)境條件下的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池（PSC）的性能進(jìn)行表征和分析。該模擬基于來(lái)自中歐某地一年的選定天數(shù)的實(shí)際溫度和輻照度數(shù)據(jù)。研究發(fā)現(xiàn)，PSC在高溫和低光強(qiáng)度下僅顯示出低效率的降低，保持了幾乎最佳的環(huán)境條件值，在此條件下大部分太陽(yáng)能入射到太陽(yáng)能電池上。總能量產(chǎn)量不同于標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件測(cè)量的預(yù)期，并且受可逆降解（在早晨提供最高性能）和在一年中可觀察到的輕微永久性降解的影響。參考串聯(lián)電池，并將PSC與硅器件進(jìn)行比較。
Performance of perovskite solar cells under simulated temperature-illumination real-world operating conditions. Nature Energy，2019
https://www.nature.com/articles/s41560-019-0400-8
7. Nature Energy：基于自修復(fù)聚合物的封裝，減少破損鉛基鈣鈦礦太陽(yáng)能模組中的鉛泄漏
近年來(lái)，決定鈣鈦礦光伏技術(shù)商業(yè)化的主要因素已經(jīng)從太陽(yáng)能電池性能轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性、再現(xiàn)性，器件升級(jí)以及在器件使用壽命期間防止模組中的鉛（Pb）泄漏。戚亞冰團(tuán)隊(duì)模擬了一個(gè)現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景，其中具有不同封裝方法的鈣鈦礦模組受到冰雹影響（改進(jìn)的FM 44787標(biāo)準(zhǔn)）的機(jī)械損壞，并定量測(cè)量各種天氣條件下的Pb泄漏率。研究表明，與基于模塊邊緣處具有紫外線固化樹(shù)脂的玻璃蓋的封裝方法相比，基于環(huán)氧樹(shù)脂的封裝方法將Pb泄漏率降低了375倍。環(huán)氧樹(shù)脂封裝中較大的Pb泄漏減少與其在工作條件下的最佳自愈特性和其增加的機(jī)械強(qiáng)度相關(guān)。該研究表明，如果采用適當(dāng)?shù)姆庋b，鈣鈦礦光伏產(chǎn)品可以以最小的Pb泄漏進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用。
Reduction of lead leakage from damaged lead halide perovskite solar modules using self-healing polymer-based encapsulation. Nature Energy，2019
https://www.nature.com/articles/s41560-019-0406-2
8. JMCA：前驅(qū)體工程提高倒置鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的穩(wěn)定性和光電壓
近日，南方科技大學(xué)Chun Cheng報(bào)道了一種前驅(qū)體工程方法，用于制備基于甲脒/甲基銨（FAMA）混合陽(yáng)離子的高質(zhì)量和穩(wěn)定的鈣鈦礦。CsI通常用于抑制FAMA鈣鈦礦中的光活性相。然而，CsI的親水性將導(dǎo)致在高相對(duì)濕度（RH）下的結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定性問(wèn)題。此外，在基于有機(jī)空穴傳輸層的倒置鈣鈦礦太陽(yáng)能電池（PSC）中，F(xiàn)AMA鈣鈦礦的低導(dǎo)帶最小值（CBM）將導(dǎo)致小的開(kāi)路電壓（Voc）（?1.0V）。在此，研究人員通過(guò)三元前驅(qū)體合金化使鈣鈦礦具有增加的晶粒尺寸，增強(qiáng)的結(jié)晶度，減少的陷阱態(tài)和純光活性相而無(wú)需CsI的輔助。在沒(méi)有鈍化/修改層的情況下，器件Voc從1.0V增加到1.1V，并且實(shí)現(xiàn)了具有可忽略的滯后的20.7％的最高功率轉(zhuǎn)換效率。此外，由于它們不含親水性CsI，因此光活性鈣鈦礦薄膜和器件在環(huán)境空氣中都表現(xiàn)出優(yōu)異的穩(wěn)定性。在高RH（70％）下，沒(méi)有封裝的優(yōu)化器件僅在儲(chǔ)存1000小時(shí)后損失16％的效率，這表明開(kāi)發(fā)高效且穩(wěn)定的PSC的潛力。
Liu, C. Cheng, C. et al. Enhanced stability and photovoltage for inverted perovskite solar cells via precursor engineering. JMCA 2019.
DOI:10.1039/c9ta03454d
https://pubs.rsc.org/en/content/articlepdf/2019/ta/c9ta03454d
9. AM：10.68%效率！硒化鉛膠體量子點(diǎn)太陽(yáng)能電池最高值
成本溶液處理的鉛硫?qū)倩锬z體量子點(diǎn)（CQD）在光伏（PV）應(yīng)用中引起了極大的關(guān)注。特別是，硒化鉛（PbSe）CQD被認(rèn)為是太陽(yáng)能電池中具有吸引力的吸光層，由于其高的多激子產(chǎn)生和大的激子波爾半徑。然而，空氣穩(wěn)定性差和成膜過(guò)程中陷阱/缺陷限制了其進(jìn)一步發(fā)展。華中科技大學(xué) Jungang He、Chao Chen和武漢工程大學(xué)Zhitian Liu團(tuán)隊(duì)首先通過(guò)陽(yáng)離子交換技術(shù)合成空氣穩(wěn)定的PbSe CQD。然后，進(jìn)行溶液相配體交換方法，最后一步旋涂法成膜。采用PbSe CQD制造的最佳PV器件效率可達(dá)10.68％，比先前的效率記錄（9.2％）高16％。此外，該器件顯示出優(yōu)異的穩(wěn)定性。這種新穎的策略可以提供在低成本和高性能紅外光電器件中使用PbSe CQD的替代途徑。
Ahmad, W., He, J., Liu, Z., Xu, K., Chen, Z., Yang, X., Li, D., Xia, Y., Zhang, J., Chen, C., Lead Selenide (PbSe) Colloidal Quantum Dot Solar Cells with >10% Efficiency. Adv. Mater. 2019, 1900593. https://doi.org/10.1002/adma.201900593
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201900593
