太阳能电池前沿每周精选丨0429-0505

纳米人

2019-05-11

1. AFM：最高效率！狭缝涂布-卷对卷工艺制备钙钛矿太阳能电池 

加热辅助沉积是一种行业友好的可扩展沉积方法。该制造方法与狭缝模头涂层一起使用，以通过卷对卷工艺制造钙钛矿太阳能电池。澳大利亚联邦科学与工业研究所Doojin Vak联合韩国光州科学技术院Dong‐Yu Kim团队采用了台式槽式模头涂布机在空气中，在刚性基底上进行狭缝涂布钙钛矿薄膜，证明了该方法的可行性。制造的电池表现出高达14.7％的效率。基于狭缝涂布制备的钙钛矿层和其他溶液处理层，制造的电池的效率可达11.7％，这是迄今为止从完全卷对卷加工的钙钛矿太阳能电池获得的最高效率。

Kim, J.‐E., Kim, S.‐S., Zuo, C., Gao, M., Vak, D., Kim, D.‐Y., Humidity‐Tolerant Roll‐to‐Roll Fabrication of Perovskite Solar Cells via Polymer‐Additive‐Assisted Hot Slot Die Deposition. Adv. Funct. Mater. 2019, 1809194.

Doi.org/10.1002/adfm.201809194.

https://doi.org/10.1002/adfm.201809194

2. 港大&南方科大AFM：共轭聚合物提高钙钛矿太阳能电池性能

香港大学的Aleksandra B. Djurišić和南方科技大学的Xugang Guo、何祝兵团队研究了在钙钛矿薄膜沉积的反溶剂处理步骤中添加共轭聚合物剂, 聚（联噻吩亚胺）（PBTI）的影响。发现PBTI结合在晶界内，这使得钙钛矿膜结晶度的改善和缺陷减少。PBTI产生的成功缺陷钝化降低了复合损耗，从而提高了效率。此外，光稳定性也得到大大改善，这可归因于减少的离子迁移。与对照组的18.89％相比，PBTI电池的最佳效率为20.67％，在光照下600小时后，保持仍超过70％的初始效率。

Chen, W., Wang, Y., Pang, G., Koh, C. W., Djurišić, A. B., Wu, Y., Tu, B., Liu, F.‐z., Chen, R., Woo, H. Y., Guo, X., He, Z., Conjugated Polymer–Assisted Grain Boundary Passivation for Efficient Inverted Planar Perovskite Solar Cells. Adv. Funct. Mater. 2019, 1808855.

Doi.org/10.1002/adfm.201808855

https://doi.org/10.1002/adfm.201808855

3. 中国过控所&化学所Angew：金红石TiO₂电子传输层, 制备高效钙钛矿太阳能电池

中国科学院过程工程研究所Dan Wang和化学所胡劲松团队通通过使用金红石和锐钛矿TiO₂电子传输层（ETL）来研究在钙钛矿太阳能电池的结晶相依赖性电荷收集。研究表明，金红石型TiO₂ ETL增强了电子向FTO的提取和输送，并且由于其更好的导电性和改善的与MAPbI₃层的界面，减少了复合。此外，这也可归因于金红石型TiO₂与钙钛矿晶粒更好地匹配，并且陷阱密度更小 因此，与锐钛矿TiO₂ ETL相比，基于金红石TiO₂ ETL的MAPbI₃ 电池具有显着增强的性能，最高效率为20.9％，开路电压高达1.17 V。

Dan Wang, Yongling Wang, Jiawei Wa, Jie Ding, Jinsong Hu. Rutile TiO₂ Electron Transport Layer Enhances Charge Collection for Efficient Perovskite Solar Cells. Angew. Chem. Int. Ed. 2019

Doi:10.1002/anie.201902984.

https://doi.org/10.1002/anie.201902984

4. 苏州大学Nano Lett.：NiO_x纳米阵列用于柔性高效钙钛矿太阳能电池

苏州大学Guifu Zou、Jie Zhao、Hongyou Fan和Zhifeng Huang等人报道了一种通过气相沉积在柔性电极上制造氧化镍纳米阵列（NiOx NaPAs），用于高效钙钛矿太阳能电池（PSC）。NiOx NaPAs对于光捕获表现出增强的透光率、阻止激子复合、促进辐照产生的空穴传输和收集，并促进大钙钛矿晶粒的形成。基于刚性和柔性基底的PSC的效率分别为20％和17％。此外，NaPA在弯曲500次后未显示开裂，与机械模拟结果一致。这种坚固的基底为制造大面积的高性能柔性光电器件开辟了新途径。

Cong, S.; Zou, G.; Lou, Y.; Yang, H.; Su, Y.; Zhao, J.; Zhang, C.; Ma, P.; Lu, Z.; Fan, H.; Huang, Z., Fabrication of Nickel Oxide Nanopillar Arrays on Flexible Electrodes for High-Efficient Perovskite Solar Cells. Nano Lett. 2019.

Doi:10.1021/acs.nanolett.9b00760.

https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/pdf/10.1021/acs.nanolett.9b00760

5. Angew：CH₃NH₃PbI₃·DMF复合物助力高效钙钛矿/模块化电池

近日，京都大学Atsushi Wakamiya研究团队引入高纯度甲基铵碘化铅配合物(CH₃NH₃PbI₃·DMF)，作为制备高质量钙钛矿层的有效前驱体材料。研究发现纯DMSO溶剂的低挥发性延长了低转速旋转程序的允许时间，并放宽了使用反溶剂时所需的精确度。热退火后可产生厚的致密钙钛矿层，所制备的钙钛矿太阳能电池器件具有良好的重复性，功率转换效率高达19.8％（PCE）。为了证明这种方法也同样适用于大面积旋涂器件，研究人员成功制备了一个22.0 cm²的八电池模块，具有14.2％PCE和8.64 V输出（1.08 V /电池）。

Ozaki,M. Wakamiya, a. et al. A Purified, Solvent-Intercalated Precursor Complex for Wide Process Window Fabrication of Efficient Perovskite Solar Cells and Modules. Angew. 2019.

DOI:10.1002/ange.201902235

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/ange.201902235

6. AM：2D MoS₂材料作为界面层助力高性能钙钛矿太阳能电池

钙钛矿薄膜的质量对钙钛矿太阳能电池的性能至关重要。然而，控制溶液加工的钙钛矿薄膜的结晶度和取向是具有挑战性的。近日，香港理工大学Feng Yan研究团队报道了在MoS₂薄片上的MAPbI₃钙钛矿薄膜的液相范德华外延生长。在透射电子显微镜下，研究人员观察到钙钛矿和MoS₂晶格之间的面内耦合，导致钙钛矿膜具有更大的晶粒尺寸，更低的陷阱密度，以及沿着与MoS₂表面垂直的（110）优先生长取向。在钙钛矿太阳能电池中，MoS₂作为钙钛矿活性层与空穴层的界面层，提高了钙钛矿的结晶度以及改善了空穴界面提取和转移的速率，功率转换效率相对提高了15％。这项工作为引入2D材料作为界面层来制备高性能钙钛矿太阳能电池和其他光电器件铺平了道路。

Tang, G. Yan, F. et al. Solution-Phase Epitaxial Growth of Perovskite Films on 2D Material Flakes for High-Performance Solar Cells. AM 2019.

DOI:10.1002/adma.201807689

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/adma.201807689

7. Chem. Soc. Rev.：酞菁和卟啉类似物作为钙钛矿太阳能电池的空穴和电子传输材料

已有多个课题组 以Spiro-OMeTAD作为HTM制备的钙钛矿太阳能电池效率超过20％，但由于使用掺杂的Spiro-OMeTAD，它们的稳定性仍然是商业化的瓶颈。近日，洛桑联邦理工学院Mohammad Khaja Nazeeruddin 和马德里自治大学Toma´s Torres针对该问题发表长篇综述，作者分析了含有酞菁和卟啉大环化合物的空穴和电子传输材料对钙钛矿太阳能电池稳定性和效率的影响。研究发现，这些大环化合物在钙钛矿表面上的π-π堆叠取向对于促进垂直电荷传输是重要的，导致高功率转换效率。

Urbani, M. Nazeeruddin , M. K. Torres, T. et al. Phthalocyanines and porphyrinoid analogues as hole- and electron-transporting materials for perovskite solar cells. Chem. Soc. Rev. 2019.

DOI: 10.1039/c9cs00059c

https://pubs.rsc.org/en/content/articlepdf/2019/cs/c9cs00059c

8. 谢菲尔德大学EES：柔性背接触钙钛矿太阳能微模块

近日，谢菲尔德大学David G. Lidzey研究团队通过将甲基铵碘化铅钙钛矿沉积到微米尺寸的凹槽中来制造背接触钙钛矿太阳能电池。 通过压印聚合物基板产生V形槽，使用定向蒸发技术将不同的电荷选择性电极沉积在槽的壁上。 各个凹槽充当光伏器件，具有高达7.3％的功率转换效率。 通过串联多个凹槽，研究人员创建了集成微模块，可构建高达近15 V的开路电压，功率转换效率超过4％。 所创建的设备完全灵活，并适用于卷对卷处理的技术进行处理。

Wong-Stringer, M. Lidzey, D. G. et al. A flexible back-contact perovskite solar micro-module.

DOI:10.1039/c8ee03517b

https://pubs.rsc.org/en/content/articlepdf/2019/ee/c8ee03517b