太阳能电池前沿每周精选丨0923-0929

纳米人

2019-10-03

1. 刘生忠团队AEM: 10.88％，CsPbIBr₂太阳能电池的最高效率！

为了优化基于无机钙钛矿太阳能电池，刘生忠和Kai Wang课题组采用镧系元素卤化物来改变电子传输层/钙钛矿界面并形成梯度能带，其可以抑制钙钛矿界面和内部的电荷复合。最终，器件获得了高达10.88％的效率，这是基于CsPbIBr₂钙钛矿太阳能电池的最高效率。

Waqas Siddique Subhani , Kai Wang, Minyong Du, Xiuli Wang, Shengzhong (Frank) Liu. Interface‐Modification‐Induced Gradient Energy Band for Highly Efficient CsPbIBr₂ Perovskite Solar Cells. Advanced energy materials.

DOI: 10.1002/aenm.201803785.

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/aenm.201803785

2. 格罗宁根大学Nano energy: 8.4%效率，锡基钙钛矿太阳能电池

格罗宁根大学的Maria Antonietta Loi课题组通过将碘化乙铵（EAI）结合到2D/3D锡钙钛矿膜中，进而改善准二维钙钛矿的取向（其中2D是PEA₂FASn₂I₇，PEA =苯乙铵）。与基于纯3D的FASnI₃和 2D/3D的器件相比， EA_x2D/3D的器件中的电荷复合损失明显减少。因此，基于组成EA_0.082D/3D的钙钛矿的器件效率高达8.4%和更优的重复性。

Shao, S.; Dong, J.; Duim, H.; ten Brink, G. H.; Blake, G. R.; Portale, G.; Loi, M. A. Enhancing the crystallinity and perfecting the orientation of formamidinium tin iodide for highly efficient Sn-based perovskite solar cells. Nano Energy

DOI: 10.1016/j.nanoen.2019.04.040.

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285519303416

3. 华盛顿大学ACS Energy Lett.: 无添加剂，效率为10.1％的全聚合物太阳能电池

寻找有效的分子设计策略以优化活性层共混物形态是开发高效全聚合物太阳能电池（全PSC）的长期挑战之一。华盛顿大学Samson A. Jenekhe团队采用新型的无规共聚物受体，BSS，并无需任何添加剂，这有助于实现高性能的全PSC。BSS10与供体聚合物PBDB-T的混合物获得了10.1％的效率。在所有PSC中，基于BSS10和BSS20的器件具有高外量子效率（> 85％）和小电压损失（<0.6 eV）的最佳组合。结果表明，通过合成变量-无规共聚物组成，可以合理地优化PSC的共混物形态、电荷载流子迁移率和光伏性质。

Kolhe, N. B.; Tran, D. K.; Lee, H.; Kuzuhara, D.; Yoshimoto, N.; Koganezawa, T.; Jenekhe, S. A., New Random Copolymer Acceptors Enable Additive-Free Processing of 10.1% Efficient All-Polymer Solar Cells with Near Unity Internal Quantum Efficiency. ACS Energy Letters

DOI: 10.1021/acsenergylett.9b00460.

https://doi.org/10.1021/acsenergylett.9b00460

4. 许建斌ACS Energy Lett.: 14.47%效率，高效二维钙钛矿太阳能电池

香港中文大学许建斌课题组提出了在引入具有三个氨基的对称阳离子胍（GA ⁺）之后，二维钙钛矿的结晶度，光电性质和稳定性可以由于增强的层间相互作用而同步改善。

新的（BA，GA）₂（MA）₂Pb₃I₁₀ RPP薄膜显示出优先垂直的取向，并且具有从底部到顶部表面的空间良好对齐能带，加快能量转移。组装的器件具有1.25 V的高开路电压，最小的非辐射损耗为0.14 V，效率高达14.47％。更重要的是，由于GA⁺的尺寸中等，可以消除RPP膜中的晶格应变，即使在激光照射下也能保护其免于相分离。

Long, M.; Zhang, T.; Chen, D.; Qin, M.; Chen, Z.; Gong, L.; Lu, X.; Xie, F.; Xie, W.; Chen, J.; Xu, J., Interlayer Interaction Enhancement in Ruddlesden-Popper Perovskite Solar Cells Towards High Efficiency and Phase Stability. ACS Energy Letters.

DOI: 10.1021/acsenergylett.9b0035.

https://doi.org/10.1021/acsenergylett.9b00351

5. 叶轩立&薛启帆AM: 双界面协同作用助力高效CsPbI₂Br钙钛矿太阳能电池

华南理工大学叶轩立和薛启帆研究团队通过应用氨基官能化聚合物（PN₄N）作为阴极界面层和不含掺杂剂的空穴传输聚合物（PDCBT）作为阳极界面层，制备了光稳定性能优异的的无机混合卤化物钙钛矿太阳能电池（PVSC）。研究人员首先在阴极界面处形成界面偶极子降低SnO₂的功函，而具有更深HOMO能级的PDCBT在阳极处提供了更好的能级匹配，导致PVSC开路电压（Voc）的显著增强。

其次，PN4N层还可以调节表面润湿性，促进高质量全无机钙钛矿薄膜的生长。理论和实验结果均表明PN₄N和PDCBT可以与钙钛矿晶体发生强烈地相互作用，有效地钝化电子表面陷阱态并抑制CsPbI₂Br薄膜的光诱导的卤化物分离。因此，优化的CsPbI₂Br PVSC表现出降低的界面重组效率，效率超过16％，这是所有无机PVSC报道中的最高效率之一。双界面改性的CsPbI₂Br PVSC在连续1太阳等效照射下持续400小时，效率只下降了10％，具有优异的光稳定性。

Tian, J. et al. Dual Interfacial Design for Efficient CsPbI₂Br Perovskite Solar Cells with Improved Photostability. Advanced Materials.

DOI: 10.1002/adma.201901152.

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/adma.201901152

6. AFM: 11.87%! 配体工程助力高效α-CsPbI₃钙钛矿太阳能电池

立方相CsPbI₃（α-CsPbI₃）钙钛矿量子点（QDs）由于其全无机组成和合适的带隙（1.73eV）而受到广泛关注。然而，由于其表面配体容易损失，α-CsPbI₃ QD可能转化为δ-CsPbI₃（具有2.82eV的间接带隙的斜方晶相）。此外，常用的长链配体（OA和OLA）阻碍了电荷的传输。

近日，Yueli Liu，Yupeng Zhang以及Han Zhang使用OA，OLA，辛酸和辛胺作为配体，合成高质量的α-CsPbI₃ QD。研究结果表明，与仅用OA和OLA的QD相比，这些QD表现出优异的光学性质和长期稳定性。此外，具有较短配体的QD表现出增强的电荷传输速率，光伏器件的功率转换效率从7.76％提高到11.87％。

Chen, K. et al. Short-Chain Ligand-Passivated Stable α-CsPbI₃ Quantum Dot for All-Inorganic Perovskite Solar Cells. Advanced Functional Materials

DOI: 10.1002/adfm.201900991.

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/adfm.201900991

 7. AFM: 钙钛矿太阳能电池商业化：进展和挑战

在过去几年中，有机金属卤化物钙钛矿（OHPs）已成为光伏（PV）应用的明星材料。目前已经实现了高达24.2％的认证效率，这与大多数成熟的光伏技术相当。由于离子性质，它们具有良好的溶解性，可实现多种低温溶液工艺，包括刮刀涂布，槽模涂布等，其中大部分都是可扩展的，并且与卷对卷大规模制造工艺兼容。低成本，高效率和易于加工的特性使钙钛矿太阳能电池（PSC）成为极具竞争力的光伏技术。尽管目前取得了很大进展，但长期稳定性、材料和制造工艺的毒性问题以及缺乏用于制造高效大面积模块的稳健的高通量生产技术是其商业化的主要障碍。

近日，中国工程物理研究院张文华和郑霄家针对PSC商业化，发表长篇综述。该综述调查了近年来PSC商业化过程的研究进展，确定了从水动力特性和结晶热力学机制中升级高质量PSC；揭示了外部应力因素对PSCs稳定性的影响以及OHPs本身的内在不稳定机制；分析了PSC技术的环境影响和可持续发展。最后研究认为大规模生产PSC的战略和机会可以促进PSC向商业化的发展。

Wang, P. et al. Solution-Processable Perovskite Solar Cells toward Commercialization: Progress and Challenges. Advanced Functional Materials

DOI: 10.1002/adfm.201807661.

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/adfm.201807661