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8月【第二周】光伏方向文献速览

作者:东谱科技 浏览: 发表时间:2025-08-08 16:04:32



01

通过适度布朗斯特酸同步调控结晶动力学与抑制Sn²⁺氧化实现高效锡基钙钛矿太阳能电池

本研究通过图卷积神经网络筛选出适度酸性的布洛芬(IPF)作为添加剂,巧妙平衡了结晶调控与Sn²⁺氧化抑制。IPF的引入不仅优化了锡基钙钛矿的形貌与结晶性,还改善了其与功能层的能带对齐,促进电荷传输。最终,IPF修饰的TPSCs实现了15.63%的冠军效率(开路电压从0.78 V提升至0.94 V),且封装器件在850小时后仍保持90%的初始效率。该研究为高效稳定的锡基钙钛矿电池开发提供了新思路。

https://doi.org/10.1002/aenm.202501164


02

高效精确的溶液-真空混合批量制备2D/3D钙钛矿模组

本研究开发了一种溶液-真空混合批量制备技术,通过在溶液沉积的三维(3D)钙钛矿薄膜上真空蒸发纳米级二维(2D)覆盖层,实现了对2D钙钛矿层的精确调控。该2D覆盖层可钝化缺陷并修复针孔,显著提升了薄膜质量。基于此方法,我们成功制备了30 cm × 30 cm的无针孔钙钛矿子模块,其最高功率转换效率(PCE)达22.10%(认证效率21.79%)。这一发现为高效、可重复的大规模钙钛矿模块生产提供了新途径。

https://doi.org/10.1038/s41467-025-62392-8


03

效率超过20%的钙钛矿太阳能组件:从实验室到工业界

本文综述了单结、钙钛矿/钙钛矿叠层及钙钛矿/硅叠层组件的最新进展,对比了学术界与工业界的技术差异,探讨了组件设计、制备工艺及效率提升策略,并展望了商业化应用的未来方向。

https://doi.org/10.1016/j.joule.2025.102056


04
基于表面活性剂静电作用的水相逐层沉积有机太阳能电池实现20%以上效率与高厚度耐受性

本研究通过系统评估表面活性剂工程化的给体NPs,采用逐层(LBL)沉积策略构建了优化的活性层。具有双阴离子电荷特性的表面活性剂十二烷基磷酸钠(SDP)产生了显著的静电势(ESP)差异,促进了给体-受体的强相互作用。这种静电调控形成了具有垂直梯度形貌的伪平面异质结结构(PPHJ),使得厚活性层仍能保持高性能。基于PM6:L8-BO二元体系的纳米结构LBL(mn-LBL)器件在300 nm厚度下实现了18.9%的光电转换效率(PCE,认证效率18.3%)。进一步,三元体系PM6:L8-BO:BTP-eC9在无卤素水/甲苯溶剂中达到了20.3%的PCE(认证效率19.9%)。该研究不仅为高性能OSCs的可持续制造提供了新思路,还建立了表面活性剂选择的一般性范式。

https://doi.org/10.1002/ange.202513755


05

选择性延迟结晶策略实现宽带隙钙钛矿初始均相,助力平方厘米级钙钛矿/有机叠层太阳能电池

本研究通过功能分子3-氨基-5-氟苯甲酰胺(AFBA)优先与溴离子结合,延缓其快速结晶,实现薄膜初始卤化物均相分布。该均相薄膜在光照下表现出优异的相稳定性,平方厘米级WBG钙钛矿顶电池效率达18.61%。与有机底电池集成后,叠层器件效率达25.21%(1.004 cm²),且在0.062–2.000 cm²范围内效率衰减微弱,运行寿命(T₉₀)达1500小时。研究还通过电致变色器件实时监测TSCs性能退化,为商业化应用提供新思路。

https://doi.org/10.1002/adma.202510437


06

一种超分子方法提升全钙钛矿叠层太阳能电池的性能与运行稳定性

本研究通过将醚环超分子(DB30C10)引入钙钛矿中,利用超分子策略调控卤化物与单价阳离子及铅离子的配位,有效优化了结晶动力学并抑制光照下的卤化物偏析。结果表明,经超分子修饰的1.77 eV钙钛矿太阳能电池实现了21.01%的冠军效率,并在1000小时最大功率点追踪测试后仍保持95%的初始效率。此外,两端全钙钛矿叠层电池的效率达到28.44%(认证效率27.92%)。该研究为通过超分子方法改善混合卤化物宽带隙钙钛矿的薄膜质量与光照稳定性提供了新思路。

https://doi.org/10.1038/s41467-025-62391-9


07

齿共价锚定分子增强氧化镍界面,实现高效钙钛矿太阳能电池

本研究设计了一种三齿锚定分子[4-(三氟甲基)苯基]三乙氧基硅烷(3F-PTES),通过形成三齿共价键(Si-O-Ni)显著增强NiOₓ界面结合强度与覆盖度,使界面缺陷密度降低至羧酸修饰样品的40%。其末端三氟甲基基团精准调控NiOₓ能级,与钙钛矿的价带偏移(ΔE)仅0.01 eV。基于此的倒置器件效率达26.47%,并在65°C、60%湿度下连续运行1500小时后仍保持97%初始效率(ISOS-L-3协议)。

https://doi.org/10.1002/adma.202507730


08
逆转FA⁺与Rb⁺反应顺序提升刮涂钙钛矿太阳能电池的光伏性能

本研究引入5-氢过氧-1-甲基-2-吡咯烷酮(HMP)作为溶剂添加剂,成功逆转了Rb⁺与FA⁺的反应顺序。HMP通过强吸附Rb⁺并削弱其与Pb-I骨架的相互作用,促使Rb⁺富集于钙钛矿表面而非体相,从而缓解FA⁺引起的晶格应变并减少缺陷。最终,在湿度≤55%的环境下,刮涂制备的钙钛矿电池实现了25.8%的冠军效率(0.09 cm²)和19.8%的微型组件效率(52 cm²),同时显著提升了器件在光照、湿热条件下的稳定性。

https://doi.org/10.1002/adma.202506291


09

结晶过程中原位自组装空穴传输单分子层实现高效单晶钙钛矿太阳能电池

本研究提出了一种不对称基底堆叠策略,在空间限制逆温结晶(SC-ITC)过程中,通过自组装单分子层(SAM)分子从涂覆基底向未涂覆基底的原位迁移,形成更致密均匀的SAM覆盖层。与传统旋涂法相比,该方法显著提升了空穴提取效率,最终实现了24.32%的功率转换效率(PCE),为无铯钙钛矿单晶太阳能电池的最高效率之一。

https://doi.org/10.1038/s41467-025-62393-7


10

钙钛矿电池组件从实验室走向产业化

本文概述了学术界和工业界目前在钙钛矿太阳能模组方面的发展情况,其效率超过20%。将讨论器件配置、制造技术、模块尺寸和商业化流程等各个方面。此外,概述了钙钛矿太阳能模组从实验室研究向工业应用转变过程中面临的挑战,并提出了弥合这两种情况之间的效率差距的观点。

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2542435125002375


11

钙钛矿太阳能电池的原位界面工程:添加剂的重要性

本综述系统地分析了异质界面处添加剂偏析的潜在机制,并探讨了其在以下方面的多功能作用:(i) 诱导维度工程相;(ii) 通过能带排列增强电荷提取;以及 (iii) 调节成核动力学以促进择优晶体取向。这些前体添加策略代表了可扩展制造创新的有希望的途径,这对于钙钛矿太阳能电池的成功商业化至关重要。

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.5c02002


12
交联聚合物框架在原子尺度上释放钙钛矿薄膜残余应变

本研究开发了一种光诱导原位聚合策略来缓解残余应变。聚合物的自收缩行为调节了钙钛矿晶格内原子尺度的相互作用,从而有效地调节了其力学性能。研究揭示了微观到宏观力学性能演变的根本机制。交联器件的晶格畸变降低,能量转换效率达到25.56%。此外,未封装的钙钛矿太阳能电池表现出优异的热稳定性,即使在85°C的氮气环境中暴露1000小时后仍能保持其初始效率的90%。这种基于聚合物的方法为深入研究钙钛矿太阳能电池中的梯度应力调节提供了一个有希望的平台。

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.5c01931


13

多功能钝化剂可实现高效气淬Sn-Pb钙钛矿太阳能电池

本文设计了一种多功能钝化剂正十二烷基醋酸铵(DOAAc),其中醋酸根阴离子(Ac-)可同时钝化卤化物空位并配位配位不足的表面Pb2+/Sn2+位点。因此,DOAAc表现出优异的钝化效果、增强的界面结合强度和优异的抗氧化性。XPS验证表明,经DOAAc处理后,表面Sn4+含量从24.41%降低至8.62%。瞬态离子迁移测量进一步表明移动离子密度降低了4.5倍,而XPS/FTIR分析证实了复合物诱导的稳固界面结合。UPS/SCLC/TRPL共同验证了优化的能级排列、降低的陷阱密度和增强的载流子动力学。最终,DOAAc钝化的Sn-Pb钙钛矿太阳能电池在气淬制备的器件中实现了创纪录的23.33%效率。在连续AM 1.5G 照明(65 °C,氙灯)下,T80寿命与对照器件相比延长了近2倍。

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.5c01745


14

通过电子传输层表面重建的结晶调制实现高性能全空气处理钙钛矿太阳能电池

本文提出了一种基于表面重构的氧化锡(SnO2)电子传输层(ETL)均匀化策略,以实现中尺度界面操作。通过在埋底界面处引入天然l -肌肽(LC),对SnO2 ETL进行了表面优化,实现了光子和电子的均匀传递。此外,LC中的多活性位点建立了层间桥接并优化了界面接触,同时钝化了界面缺陷,减轻了残余应力,改善了载流子动力学。此外,LC改性通过多种键合机制调节钙钛矿结晶动力学,促进高质量钙钛矿薄膜的生长。最终,完全在空气中制造的冠军器件实现了25.30%的功率转换效率,这是空气处理正式钙钛矿太阳能电池的最高效率之一。优化后的无封装器件在iso协议下表现出更高的稳定性,在30±5%相对湿度下3192 h后保持91.03%的初始效率,在65°C下热老化1512 h后保持90.71%,在一个太阳光照下连续最大功率点跟踪1000 h后保持90.17%的初始效率。

https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202510967


15

手性氮杂螺旋烯膦酸用于稳定高效钙钛矿-硅叠层太阳能电池

本文报道了一种手性螺旋状SAM,氮杂螺旋烯膦酸A5HPA和A7HPA,它们的自组装归因于氮杂螺旋烯扩展的非平面π共轭体系,对热老化、光浸泡和电氧化具有高度的固有稳定性。由于螺旋烯主链扭转程度的增加和螺旋手性分子自洽性的提高,A7HPA分子的P和M对映体倾向于以类似“齿轮啮合”的交替模式堆叠,从而增强分子间π-π相互作用和共轭效应,从而使空穴传输层变得坚固。因此,基于A7HPA的单结宽带隙钙钛矿太阳能电池和钙钛矿-硅叠层太阳能电池在湿热和光热协同应力测试下表现出令人印象深刻的长期稳定性,并分别提供23.41%和33.06%(认证为32.57%)的能量转换效率。

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202509279


16
通过含杂原子的多功能螺环自组装单层实现高性能反式钙钛矿太阳能电池

本文通过在结构中引入O和S原子,开发了两种螺环SAM,分别命名为Spiro-O和Spiro-S。一方面,螺环结构独特的正交分子构型削弱了分子间的π-π相互作用,从而抑制了分子聚集,确保了在基底上的均匀覆盖和均匀的表面电位分布。另一方面,引入的杂原子的孤对电子可以与Pb2+离子相互作用,从而提高钙钛矿薄膜的质量,并有效钝化钙钛矿/SAM界面处的缺陷。实验和理论结果表明,Spiro-S中的S与钙钛矿发生强烈的相互作用,从而形成更均匀、更高质量的结晶钙钛矿层。与基于Spiro-O的钙钛矿太阳能电池相比,采用Spiro-S的器件在埋置界面处缺陷减少,最终实现了高达25.75%(认证值25.19%)的出色功率转换效率。此外,基于Spiro-S的钙钛矿太阳能电池还展现出更佳的长期稳定性;未封装的冠军器件在25°C下储存1200小时后仍能保持初始效率的92%。

https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202500732


17

钙钛矿太阳能电池热管理用多功能MXene

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本文提出了一种多功能策略,通过将高导热性的Ti3C2TX MXene纳米片掺入钙钛矿层,同时增强热管理和光电性能。嵌入在钙钛矿晶界处的Ti3C2TX纳米片构建了高效的热传导路径,提高了薄膜的热导率和热扩散率。这使得器件在100 mW cm-2光照下的稳态工作温度从42.96℃降至39.97℃,从而减轻了热诱导的性能退化。除了热调控作用外,具有高导电性和带负电表面终端的Ti3C2TX还可作为有效的缺陷钝化剂,减少陷阱辅助复合,同时通过优化界面能级排列促进电荷提取和传输。结果表明,经 Ti3C2TX修饰的 PSCs 获得了25.13%的最佳功率转换效率,并表现出优异的热稳定性 —— 在85℃、相对湿度30±5%的条件下热老化 500小时后,仍保持初始功率转换效率的80%(相比之下,对照 PSCs 在200小时后仅保留 58%)。此外,在氮气氛围下进行连续最大功率点跟踪时,Ti3C2TX 修饰的PSCs在500小时后仍保留初始功率转换效率的70%,而对照PSCs 则急剧下降至20%。这些发现展现了Ti3C2TX在热管理和光电性能方面的协同作用,助力高效、耐热钙钛矿光伏器件的构筑。

https://link.springer.com/article/10.1007/s40820-025-01855-5


18

逆转FA+和Rb+之间的反应顺序可增强刮涂层钙钛矿太阳能电池的光伏性能

本研究引入了5-氢过氧-1-甲基-2-吡咯烷酮(HMP)作为添加剂,以在与Pb-I骨架反应时反转FA+和Rb+之间的顺序。HMP的引入有效地稳定了钙钛矿晶格中的Rb+阳离子,从而形成了富含Rb的表面,降低了晶格应变和缺陷。最终,在相对湿度≤55%的室温条件下,通过刮涂工艺制备的0.09 cm²钙钛矿太阳能电池实现了创纪录的25.8%的功率转换效率,52 cm²微型模块实现了创纪录的19.8%的功率转换效率。值得注意的是,这些电池表现出极小的迟滞现象,并显著增强了对光照、潮湿和高温的耐受性。

https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202506291


19

双位点添加剂介导结晶策略制备均质FA-Cs基钙钛矿太阳能电池

本文开发了一种采用双功能分子设计的双位添加剂介导结晶策略,该策略可实现薄膜均质化并最大限度地减少界面损失。由此产生的反式器件表现出令人印象深刻的效率,分别为26.68%(0.057 cm²孔径面积,认证值:26.51%)和 25.14%(1 cm² 孔径面积),彰显了卓越的可扩展性。至关重要的是,双位协同调制机制抑制了衰减路径,使器件在1个太阳照射下以最大功率点运行超过1100小时后仍能保持94%以上的初始效率。研究成果为溶液化学设计、结晶控制和制造可扩展性提供了变革性的见解,为钙钛矿光伏电池的商业化构建了一个强大而全面的框架。

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2025/ee/d5ee02577j


20
通过原位形成坚固的层状金属有机复合物来稳定晶粒边界,以实现高性能反向钙钛矿太阳能电池

本文提出了一种通过原位形成层状金属有机配合物 2-IMPbI2 来稳定晶界的策略。2-IM 可以与残留 PbI2 反应,形成具有有序六方层状晶体结构的 2-IMPbI2,从而有效地钝化缺陷、抑制离子迁移、减轻相分离并促进载流子传输。该策略成功地提高了宽带隙 PSCs 的效率和稳定性,为钙钛矿光伏技术的实际应用奠定了坚实的基础。

https://doi.org/10.1002/adma.202511124


21

揭示相邻空位缺陷的互促机制实现高性能钙钛矿太阳能电池

本研究揭示了钙钛矿中相邻阳离子和阴离子空位的互促机制,即阳离子/阴离子空位通过降低形成能诱导相邻阴离子/阳离子空位的形成。这一机制为缺陷的动态演化提供了理论解释,并强调了同时钝化相邻缺陷的必要性。基于此,研究团队采用了一种新型添加剂2-羟肼基吡嗪(2-HZP),其相邻的富电子N原子可与未配位的Pb形成化学键,肼基则通过氢键锚定FA⁺,从而实现对相邻缺陷的协同钝化。此外,2-HZP还通过加速成核和减缓晶体生长优化了钙钛矿的结晶过程。最终,倒置结构的0.08 cm²和1 cm² PSCs分别实现了26.28%和24.71%的光电转换效率(PCE),且在1太阳光照下运行1700小时后仍保持93%的初始效率,展现了优异的稳定性。

https://doi.org/10.1002/adma.202508643


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