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6月【第四周】光伏方向文献速览

作者:东谱科技 浏览: 发表时间:2025-06-27 14:08:03



01

从无表面活性剂的水基纳米颗粒分散体系制备有机太阳能电池

这篇文献介绍了一种从无表面活性剂的水基纳米颗粒分散体系制备有机太阳能电池的方法,通过纳米沉淀法合成聚(3-己基噻吩)(P3HT)和富勒烯衍生物的混合物纳米颗粒分散体系,添加共溶剂2-丁氧基乙醇(2-BE)以改善润湿性,采用旋涂法逐层沉积并干燥。实验结果显示,当光收集层厚度在80至120纳米之间时,太阳能电池的光电转换效率(PCE)达到2.7%,且在氮气氛围下经过615小时的连续光照后,性能未出现下降,展现出良好的长期稳定性。

https://doi.org/10.1002/ente.202500074


02

非富勒烯结晶域在稳定体异质结有机太阳能电池中的电荷分离方面发挥关键作用

本研究探究非富勒烯受体结晶/聚集引发的能量偏移对有机太阳能电池中电荷分离的稳定作用。以 PM6 为给体,分别与受体 IDIC、Y6 按不同比例(5:1 到 1:1)混合制备器件。结果发现,降低受体含量使器件性能显著下降,PM6:Y6 器件效率从 14.31% 降至 0.95%,PM6:IDIC 从 11.28% 降至 3.40%。经多方面表征,低受体含量的 PM6:Y6 器件中受体聚集/结晶度降低,导致复合损失增加、效率降低。而 Y6 分子间强电子相互作用使混晶和纯 Y6 域间产生 LUMO 能级偏移,稳定电荷分离。相比之下,PM6:IDIC 器件能量变化小,复合动力学变化不大,与 IDIC 电子相互作用弱有关。Y6 分子间强电子相互作用为聚集/结晶 Y6 域中的电子提供能量稳定,抑制电荷复合,与高性能富勒烯受体 PCBM 类似。

https://doi.org/10.1002/aenm.202501633


03

钙钛矿太阳能电池极化型电位诱导降解的故障分析

本文主要研究了钙钛矿太阳能电池(PSCs)中的极化型电位诱导降解(PID-p)现象。实验结果显示,经过100小时的PID应力后,设备性能显著下降,效率降至初始值的20.9%,主要由于短路电流和填充因子减少。玻璃/薄膜界面处钠离子的积累引发了钙钛矿底部电子反转型层的形成,导致性能下降。实验中,在PID应力下,20小时后设备效率降至初始的68.56%,100小时后降至20.91%。经过47天暗存储后,效率恢复至原始值的62.97%,短路电流和填充因子有所恢复,但开路电压略有下降。研究表明,PID应力下的性能退化主要是由于钠离子迁移引起的电子反转型层,导致界面处的电场变化,增加了泄漏电流和界面复合,从而导致效率下降。这项研究为未来研究更稳定的钙钛矿光电子器件提供了有价值的视角。

https://doi.org/10.1002/pip.70006


04
混合阴极中间层工程助力有机太阳能电池效率超 20%

本研究突出阴极中间层(CIL)在调控电极导电性、界面偶极矩及功函数方面对有机太阳能电池(OSCs)光伏性能的关键作用。鉴于传统基于苝二酰亚胺的 CIL 导电性有限且厚度公差差,研究者引入含聚氟代铜酞菁(CuPc)衍生物的混合 CIL 策略优化其功能。通过氢键与 π-π 作用解决 CuPc 作 CIL 的溶液处理难题,混合 CIL 提升了导电性、降低了阴极功函数,还增强了厚度公差,使基于 PM6:D18:L8-BO 和 PDINN:F16CuPc 混合 CIL 的 OSCs 效率从 19.29% 提升至 20.17%。此策略对多种光伏层和基于苝二酰亚胺的 CIL 具有通用性,为开发高效 OSCs 提供有效途径。

https://doi.org/10.1002/anie.202507294


05

使用富含羰基的镉添加剂实现宽带隙钙钛矿太阳能电池中的协同缺陷钝化和离子迁移抑制

本研究聚焦于宽带隙钙钛矿太阳能电池在叠层光伏应用中的潜力,针对其因光致相分离和非辐射复合导致的严重开路电压损失问题,创新性地引入乙酰丙酮镉添加剂。该添加剂富含羰基和镉原子,能有效钝化钙钛矿薄膜缺陷、增强载流子传输。其中,羰基与甲脒及欠配位铅离子相互作用消除缺陷并提升结构稳定性,镉原子则通过强离子相互作用抑制碘离子迁移。这种协同作用不仅抑制了非辐射复合损失,还优化了能级对齐。实验结果显示,经乙酰丙酮镉处理的冠军器件(E+g = 1.67 eV)实现了 18.25% 的光电转换效率,并在氮气氛围中存储 1392 小时后仍保持初始效率的 92%,为钙钛矿光伏的多功能添加剂策略设计提供了新思路。

https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.5c03381


06

协同溶剂和表面工程以减少锡卤化物钙钛矿太阳能电池中的 VOC 损失

本研究报道了通过协同溶剂和表面工程策略,提升了 FASnI₃钙钛矿太阳能电池的性能,经独立光伏实验室验证,其开路电压和能量转换效率分别达到1042 mV和15.48%。向钙钛矿薄膜后处理引入含有四乙基铵阳离子的溶液,可以有效钝化晶界缺陷,抑制Sn²⁺氧化,从而提高稳定晶体性和晶粒尺寸。在1.02 cm²活性面积的器件上,该策略实现12.21%的能量转换效率,显示出良好的可扩展性,为开发高性能、环境友好的无铅钙钛矿太阳能电池提供了新思路。

https://doi.org/10.1021/acsenergylett.5c00792


07

烧结温度对 n-TOPCon 太阳能电池背面耐湿热稳定性的影响

本研究聚焦于激光增强接触优化(LECO)技术对n型隧穿氧化层钝化接触(n-TOPCon)太阳能电池性能的影响,尤其关注其在不同烧结温度下的耐湿热稳定性。实验表明,700℃是平衡电池效率和稳定性的最佳烧结温度。通过高加速温湿度应力测试(HAST)发现,水分腐蚀是导致电池性能退化的主要原因,使光电转换效率(PCE)显著降低,相对下降约5.89%。分析认为,金属化区域内的复合显著增加,可能是由于接触腐蚀。研究还指出,背面湿气腐蚀是影响TOPCon太阳能电池耐湿热性的关键因素。本研究为理解烧结温度对LECO处理的TOPCon太阳能电池耐湿热性及组件长期可靠性的影响提供了重要见解。

https://doi.org/10.1002/solr.202500299


08
最小化氧化还原反应性以提高钙钛矿/硅叠层太阳能电池的稳定性

本研究针对钙钛矿/硅叠层太阳能电池中钙钛矿不稳定性问题展开深入探索,通过对比一步法与混合两步法制备钙钛矿的方法,发现混合两步法因成核和结晶速率更慢,能显著降低晶界密度,减少碘离子氧化和铅离子还原的可能性,消除相分离现象。实验结果显示,采用混合两步法制备的钙钛矿太阳能电池和钙钛矿/硅叠层太阳能电池,在氮气氛围下室温最大功率点跟踪(MPPT)1000小时和500小时后,分别保持初始光电转换效率(PCE)的95%和83%,是一步法制备样品的约10倍和6倍,为提升钙钛矿太阳能电池稳定性提供了有效策略。

https://doi.org/10.1002/aenm.202502057


09

使用溅射NiO作为空穴传输层,提高双功能p-i-n结构钙钛矿太阳能电池的性能和稳定性

本研究开发了采用射频溅射NiO作为空穴传输层的p-i-n结构钙钛矿太阳能电池。器件(FTO/NiO/MAPbI₃/PCBM/BCP/Ag)结合溅射、旋涂和热蒸发技术,实现了约1.54%的光电转换效率。瞬态吸收光谱显示其载流子寿命延长,表明电荷提取高效、复合减少。稳定性测试表明,器件在约15天内几乎无降解。在光电探测方面,器件在约532 nm处响应度达约9.42 mA/W,具有低噪声等效功率和高探测性,响应速度快(约55–70毫秒),且在可见光区域性能最佳。这项工作展示了基于溅射NiO的钙钛矿太阳能电池在多功能光电器件中的潜力,为高效能量转换和高性能光电探测提供了新途径,为下一代可扩展、耐用的光电器件铺平了道路。

https://doi.org/10.1021/acsaom.5c00114


10

提升太阳能电池效率:锰掺杂硫化锌缓冲层的实验与数值分析

本研究探讨了不同锰(Mn)掺杂浓度对硫化锌(ZnS)薄膜的影响,采用了一种经济高效的沉积工艺。通过超声辅助化学气相沉积(Mist CVD)在450°C的高温反应室中,在钠钙玻璃基底上制备了未掺杂和掺杂Mn的ZnS薄膜。研究旨在利用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见光谱光度计和霍尔效应测量等技术,探究Mn掺杂浓度如何影响ZnS/Mn薄膜的结构、形貌、光学和电学特性。通过SCAPS-1D模拟评估其光伏潜力。结果显示,Mn掺杂显著改变了薄膜的特性,其中ZnS/Mn(12%)缓冲层的模拟太阳能电池效率达到14.91%,经优化后提高至20.40%。这些发现表明,适度掺杂的Mn掺杂ZnS有望作为环保型CdS替代品,应用于薄膜太阳能电池领域。

https://doi.org/10.1021/acsomega.5c02970


11

用于异质结太阳能电池应用的脉冲激光沉积生长的WOₓ和MoOₓ薄膜的缺陷密度分析

本研究通过脉冲激光沉积(PLD)技术制备了WOₓ和MoOₓ薄膜,用于硅异质结太阳能电池的空穴选择性接触。研究发现,沉积条件(尤其是氧分压和基底温度)显著影响薄膜的缺陷密度和电学性能。通过光热偏折光谱(PDS)分析,发现氧空位引起的亚带隙吸收与缺陷态密切相关。实验表明,提高氧分压通常能降低缺陷密度,改善电学性能。例如,WOₓ薄膜在室温下沉积的样品光带隙为3.20 eV,200°C下沉积的样品光带隙为3.16 eV;MoOₓ薄膜在室温下沉积的样品光带隙为3.05 eV,200°C下沉积的样品光带隙为2.75 eV。等效电路模型分析显示,S形J-V特性与界面复合、背势垒形成和缺陷诱导的传输限制有关。研究强调了优化沉积条件以降低缺陷密度的重要性。

https://doi.org/10.1021/acsaem.5c00629


12
用于实现超过32%效率的四端钙钛矿/硅串联太阳能电池的氧化镁缓冲层

本研究通过热蒸发法在四端钙钛矿/硅串联太阳能电池中制备了化学稳定且多功能的氧化镁(MgOx)缓冲层。引入 MgOx 有助于增强电子提取,有效减轻后续层溅射工艺造成的损伤,使优化后的器件实现了超过 32% 的光电转换效率,且具有出色的运行稳定性,在连续最大功率点跟踪(MPPT)测试 400 小时后,仍能保持初始效率的 80%。这项工作凸显了缓冲层工程在推进高性能串联太阳能电池发展中的关键作用,为高效、耐用的钙钛矿/硅光伏技术提供了一条可扩展的路径。

https://doi.org/10.1002/aenm.202501762


13
基于全氟芳烃的二维/三维钙钛矿太阳能电池

本文研究了基于全氟芳烃的二维/三维钙钛矿太阳能电池。通过在三维钙钛矿上构建二维钙钛矿覆盖层,利用全氟芳烃间隔阳离子(F-BNA 和 F-PDMA),实现了二维钙钛矿的 Ruddlesden-Popper 和 Dion-Jacobson 相。研究通过X射线衍射、紫外-可见吸收光谱和光致发光光谱等技术手段,分析了这类钙钛矿的结构和光电器件特性。结果表明,二维/三维钙钛矿结构显著提升了器件的光电转换效率(最高达20%),并且在750小时连续光照下性能仅下降约15%-20%,显示了良好的操作稳定性。该研究还指出,这些全氟芳烃基钙钛矿的亲水性增强,有助于提升与空穴传输层的接触性能。这项工作不仅展示了全氟芳烃在钙钛矿光伏领域的潜力,还为未来进一步提升器件性能提供了概念验证。

https://doi.org/10.1021/acsaem.4c01710


14
对有机盐及其低维钙钛矿在钙钛矿太阳能电池中表面钝化效果的比较研究

本文比较了有机铵盐(OS)和低维钙钛矿(LD)钝化剂在钙钛矿太阳能电池中的钝化效果。研究发现,OS 主要局域在三维钙钛矿晶界处,而 LD 能在表面和晶界处形成均匀钝化层。二者均与三维钙钛矿形成Ⅱ型能级对齐,但 LD 钝化膜因与三维钙钛矿形成导电异质结构,使界面电荷转移更高效。实验中,LD 钝化的 n-i-p 型钙钛矿太阳能电池的开路电压(VOC)提升了约 10%,光电转换效率(PCE)提升了约 15%。具体而言,三维钙钛矿器件的 PCE 为 17.39%,而 LD 钝化后提升至 20.08%,其 VOC 达 1.12 V,短路电流密度(JSC)为 23.02 mA cm⁻²,填充因子(FF)为 0.78。这项研究为钙钛矿太阳能电池中钝化策略的选择提供了重要参考。

https://doi.org/10.1021/acsaem.5c00918


15

立体位阻工程化的1D/3D异质结实现原子级匹配的埋底界面,助力高效钙钛矿太阳能电池

本研究通过引入对称的锍基分子,成功解决了钙钛矿太阳能电池(PSCs)的界面稳定性问题,这种分子具有可调节的烷基间隔基,能实现钙钛矿薄膜与底层相邻层的原子级晶格匹配。所构建的一维(1D)spacer分子界面具有合适的立体位阻和高度的相容性,在结晶初期有效缓解应力,提升钙钛矿薄膜质量,延长载流子寿命,并优化应力状态。基于此设计的1D/3D PSCs效率和稳定性出色,可重复性好,标准AM 1.5 G光照下转换效率达25.03%,在相对湿度55%的环境中老化1400小时后,仍能保持初始效率的94%。

https://doi.org/10.1021/acsami.5c07110


16

用于n-i-p钙钛矿太阳能电池的卤化物无掺杂空穴传输材料

本研究合成三种基于聚合物的空穴传输材料(HTMs):PM-2F (PM6)、PM-4F 和 PM-4Cl,通过在分支链中引入不同数量和类型的卤素原子,系统研究其对HTMs性质及器件性能的影响。含氟的PM-2F和PM-4F因其较低的最高占据分子轨道(HOMO)能级、增强的空穴迁移率和电导率,在电荷传输能力、与钙钛矿材料的能量匹配度及缺陷钝化方面表现出色,分别实现了24.27%和21.08%的器件效率,PM-2F因氟引起的位阻较小和能级优化而表现更优。在氮气环境中老化3500小时后,基于氟代基团的器件保持初始效率的85%,而基于氯代基团的器件在700小时后效率降至约30%。研究凸显了氟代有机HTMs在提升钙钛矿太阳能电池光伏性能方面的潜力。

https://doi.org/10.1021/acsami.5c09273


17
有效的钝化实现了基于 CsPbI2Br 钙钛矿的太阳能电池高性能表现

本研究针对CsPbI₂Br钙钛矿太阳能电池中欠配位Pb²⁺引发的非辐射复合损失及湿度稳定性差的问题,提出引入含氟有机胺AAH的策略,通过其电子供体基团钝化缺陷、含氮基团与卤素离子形成氢键以及氟原子的疏水效应,同时延缓钙钛矿结晶速率以提升薄膜质量,成功将器件效率提升至17.82%,并使未封装器件在空气存储1000小时后效率保持率超90%,实现了光伏性能与湿度稳定性双提升。

https://doi.org/10.1002/adfm.202508942


18
顶电极辅助钙钛矿太阳能电池空穴传输层沉积

本研究介绍了一种制备钙钛矿太阳能电池(PSCs)中孔传输材料(HTM)层的新方法。传统实验室常用的旋涂法不利于大规模生产HTM层。研究将导电多孔多壁碳纳米管(MWCNT)薄膜与HTM前驱体溶液结合,同时形成HTM层和顶部电极。在MWCNT基电极上方选择合适的覆盖层,可使HTM层厚度均匀并与电极良好接触。此法无需特殊设备,使PSCs实现了17.58%的转换效率和良好稳定性,为大规模、低成本生产高性能PSCs提供了新思路。

https://doi.org/10.1002/solr.202500136


19
用于高性能有机和钙钛矿太阳能电池的高分子创新

本研究聚焦于高分子材料在有机光伏(OPV)和钙钛矿太阳能电池(PSC)中的关键作用。在PSC中,高分子材料用于空穴传输层(HTL)、电子传输层(ETL)、界面层(IFL)及聚合物添加剂等,其中无掺杂聚合物HTL(如PTAA衍生物和聚咔唑磷酸)增强电荷传输与钝化,非富勒烯聚合物ETL提升电子迁移率并缓解钙钛矿降解,聚合物添加剂控制结晶、钝化缺陷和增强机械性能,从而提高湿度、热稳定性及设备寿命。在OPV中,共轭聚合物给体和受体的进步显著提升电荷传输、激子解离和光吸收,特别是Y系列衍生物的非富勒烯受体(NFAs),助力实现了超过20%的创纪录光电转换效率(PCE),聚合物受体和三元混合策略的应用进一步增强了相稳定性和机械耐久性,此外,聚合物电荷传输层改善能级对齐、抑制电荷复合并延长设备寿命考。

https://doi.org/10.1002/marc.202500287


20

磺酰胺的优先平行排列助力高性能反式钙钛矿太阳能电池的实现

本研究深入探讨了分子添加剂对钙钛矿太阳能电池性能和稳定性的影响,重点关注了两种苯磺酰胺衍生物4-羧基苯磺酰胺(CO-BSA)和4-氰基苯磺酰胺(CN-BSA)。研究发现,CO-BSA和CN-BSA在钙钛矿中呈优先平行排列,能与邻近的欠配位Pb²⁺缺陷位点强配位。其中,CO-BSA凭借更优的电子构型,官能团电子密度更高,能与未配位Pb²⁺缺陷更强地双位点结合,进而提高钙钛矿薄膜的质量,促进大晶粒和低缺陷密度薄膜的形成。最终,CO-BSA修饰的器件效率显著提升,达26.53%(认证效率26.31%),且封装后的电池在空气中经历1100小时稳态功率输出测量后,仍能保持初始效率的96.1%。

https://doi.org/10.1002/adma.202507918


21

钙钛矿-有机叠层太阳能电池中高效的近红外光吸收

本研究针对钙钛矿 - 有机叠层太阳能电池中窄带隙有机子电池近红外光电流不足的问题,设计并合成了一种新型非对称非富勒烯受体 P2EH-1V。通过单侧共轭 π 桥结构,将其光学带隙降至 1.27 eV,同时保持良好的激子解离和纳米形态。实验表明,基于 P2EH-1V 的器件非辐射电压损失降低至 0.20 eV,效率达 17.9%,短路电流密度高达 28.60 mA cm⁻²。进一步优化界面减少复合损失后,钙钛矿顶电池实现了 1.37 V 的开路电压和 85.5% 的填充因子,最终使叠层电池在大于 1 cm² 面积上实现了 26.7%(认证效率 26.4%)的纪录效率。

https://doi.org/10.1038/s41586-025-09181-x


6月【第四周】光伏方向文献速览
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