2016年钙钛矿太阳能电池十大进展！

声明：仅限我们所知。排序按心情，不分先后！

 

 

1. Science：20.3%，全钙钛矿串联型太阳能电池！

 

报道了一种窄带隙（1.2 eV）的Sn-Pb混合钙钛矿材料FA_0.75Cs_0.25Sn_0.5Pb_0.5I₃，能够吸收太阳光谱红端太阳光。和1.6 eV宽带隙FA_0.83Cs_0.17Pb(I_0.83Br_0.17)₃组合，四端串联太阳能电池效率可达20.3%（0.2 cm²）。

具有以往报道的Sn基钙钛矿太阳能电池所不具备的优异的热、水汽稳定性。

 

Giles E. Eperon, Tomas Leijtens, Michael D. McGehee, Henry J. Snaith et al. Perovskite-perovskite tandem photovoltaics with optimized band gaps. Science 2016, 354, 861-865.

 

2. Science：器件包裹提高钙钛矿太阳能电池稳定性！

 

通过室温光诱导自由基聚合在PSC器件表面包覆一层氟化光敏聚合物。这层多功能包裹材料赋予PSC器件正面部分自清洁和发光的特性，并确保PSC器件背面具有超疏水特性，不受环境中水汽的干扰。

在各种大气环境和光化学应力条件下，长达6个月的系列老化测试表明，PSC的各个功能性都得到完好的保持！

 

 

Federico Bella, Gianmarco Griffini, Juan-Pablo Correa-Baena, Anders Hagfeldt et al. Improving efficiency and stability of perovskite solar cells with photocurable fluoropolymers. Science 2016.

 

3. Science：铷离子增强钙钛矿太阳能电池稳定性！

 

将稳定的氧化态铷离子（Rb+）引入钙钛矿，得到RbCsMAFA材料。在小面积上实现了21.6%的稳定效率，平均效率20.02%（0.5 cm²， 19%），电致发光效率为3.8%。

基于这种钙钛矿材料，研究人员制备了一种聚合物包裹型PSC器件，在85℃全太阳光下辐照500h，功能性可以得到95%的保持！

 

 Michael Saliba, Taisuke Matsui, Konrad Domanski, Michael Grätzel et al. Incorporation of rubidium cations into perovskite solar cells improves photovoltaic performance. Science 2016.

 

4. Science：超稳定的全无机钙钛矿太阳能电池！

开发了一套改进的α-CsPbI₃量子点制备方法和纯化工艺，使得α-CsPbI₃量子点可在室温条件稳定数月！将其引入到光伏器件领域，据此构建的太阳能电池开放回路电压为1.23V，能量转换效率可达10%以上。

 

Abhishek Swarnkar, Joseph M. Luther et al. Quantum dot–induced phase stabilization of α-CsPbI3 perovskite for high-efficiency photovoltaics. Science 2016, 354, 92-95.

 

5. Nature：12.5%高稳定性二维钙钛矿太阳能电池！

 

制备了一种接近单晶态的层状钙钛矿薄膜。这种钙钛矿中的晶面相对于平面太阳能电池中的触点具有很强的优先面外取向排列，非常有利于电荷传输。基于这种二维钙钛矿薄膜制备的太阳能电池效率高达12.52%，几乎没有磁滞。

和对应的三维钛矿体系对比，光、水汽、热稳定性都得到较大增强

 

Hsinhan Tsai, Wanyi Nie, Aditya D. Mohite et al. High-efficiency two-dimensional Ruddlesden–Popper perovskite solar cells. Nature, 2016.

 

6. Science：19.6%的大面积钙钛矿太阳能电池！

发明了一种简单的真空闪蒸液相制备方法（vacuum flash–assisted），可以得到大面积的、光滑的、晶态钙钛矿薄膜，电学性能良好。

 在此基础上，研究人员成功制备出开孔面积超过1平方厘米的太阳能电池。最高效率可达20.5%，经认证的能量转化效率可达19.6%。相比之下，目前具有相同尺寸的太阳能电池的认证能量转化效率为15.6%。

 

Xiong Li, Dongqin Bi, Chenyi Yi, Michael Grätzel et al. A vacuum flash–assisted solution process for high-efficiency large-area perovskite solar cells. Science, 2016, 353, 58-62.

 

7. Science：卤化铅钙钛矿太阳能电池效率有望达到理论极限！

 

报道了卤化铅钙钛矿太阳能电池中光子循环（高效砷化镓太阳能电池中曾有报道）效应的贡献，开创了一种在钙钛矿层内产生高光子密度（25 suns）的方法，使得高开路电压成为可能。

这种材料具有和GaAs接近的性能，极有可能列入最高效率的太阳能电池之列，跻身于太阳能电池顶级俱乐部！

 

Luis M. Pazos-Outón, Monika Szumilo, Robin Lamboll, Johannes M. Richter, Richard H. Friend, Felix Deschler et al.Photon recycling in lead iodide perovskite solar cells. Science, 2016, 351,1430-1433.

 

8. Science：25%！钙钛矿与晶硅串叠型太阳能电池！

制备了一种能带宽度为~1.74 eV的钙钛矿材料[HC(NH₂)₂]_0.83Cs_0.17Pb(I_0.6Br_0.4)₃。

这种钙钛矿太阳能电池开放回路电压为1.2 V，能量转换效率超过17%（小面积），在0.715 m²面积上可达14.7%。将其与效率为19%的硅太阳能电池组装在一起，可得到能量效率大于25%的四级串叠太阳能电池。

 

Henry J. Snaith et al. A mixed-cation lead mixed-halide perovskite absorber for tandem solar cells. Science, 2016, 351, 151-155.

 

9. Nature子刊：钙钛矿太阳能电池空气稳定性提高！

分别利用p型NiOx和n型ZnO纳米颗粒作为空穴和电子传输层。和有机物电子传输层相比，这种无机的电子传输层具有对水和氧降解具有更好的稳定性。

该电池为p-i-n型结构（玻璃/ITO/NiOx/钙钛矿/ZnO/Al），其中ZnO层将钙钛矿和Al隔离，从而起到阻止降解的作用。在室温下，空气中保存60天后，该电池仍然具有90%的光伏效率！而有机物电子传输层的钙钛矿太阳能电池同等条件下，5天后效率便几乎完全小时。该电池初始能量转换效率为14.6±1.5%。

 

Jingbi You, Yang Yang et al. Improved air stability of perovskite solar cells via solution-processed metal oxide transport layers. Nature Nanotechnology 2016.

 

10. Nature子刊：21%！钙钛矿太阳能电池新进展！

 

开发了一种利用PMMA作为模板控制钙钛矿成核和生长的方法，制备得到一种高度光滑的钙钛矿薄膜，具有超长的光致发光寿命，表明其具有优异的电学性能。

在AM 1.5G光照条件下，PSC能量转化效率高达21.6%，认证效率为21.02%。

 

Dongqin Bi, Michael Grätzel et al. Polymer-templated nucleation and crystal growth of perovskite films for solar cells with efficiency greater than 21%. Nature Energy 2016, 16142.

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