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9月【第二周】光伏方向文献速览

作者:东谱科技 浏览: 发表时间:2025-09-12 11:01:33



01

混合卤化物钙钛矿中离子迁移诱导相变的原子尺度机制

本研究发现CsPbBClr2在电子束辐照和加热条件下发生正交相到立方相的转变,与纯钙钛矿不同,混合卤化物钙钛矿的这一转变过程不仅涉及八面体畸变,还伴随卤族离子的迁移。卤族离子在晶体中从初始的不均匀分布转变为均匀排列。此外,相变过程中八面体畸变角从7.7°降至1.0°,Br-Br键长从0.612 nm缩短至0.598 nm。基于第一性原理计算发现相变后卤族离子的迁移势垒从0.32 eV增至0.41 eV,具有更好的稳定性。这些发现为理解卤化物钙钛矿中相变与离子迁移的机制提供了原子尺度的见解,也为通过相变工程开发高性能钙钛矿光电子器件提供了潜在策略。

https://doi.org/10.1063/5.0289365


02

中间组分工程实现卤化物均匀分布用于高效钙钛矿/硅叠层太阳能电池

本文提出了一种中间成分工程(ICE)策略,用氯化铅(PbCl2)和甲基溴化铵(MABr)代替溴化铅 (PbBr2)。该方法形成了一个亚稳态二维中间相A2PbIxBr3–xCl(A包括 FA、MA、Cs,0

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.5c01452


03

揭示从单个钙钛矿纳米晶体到染料的面控能量转移

溶液相系综研究表明,在不显著改变其表面积的情况下,将CsPbBr3钙钛矿纳米晶体的刻面数量从6个增加到12个和26个,可显著提高钛矿纳米晶体-染料组装体中的能量转移(ET)效率。这种增强源于富含刻面的钛矿纳米晶体中染料的结合力更强,这得到了荧光相关光谱(FCS)的支持。然而,单粒子ET测量表明,在不同刻面数的钛矿纳米晶体中,每种染料的ET效率相当。这种转移受Dexter机制控制,具有强锚定基团的染料可以穿透配体壳并直接结合到NC表面,从而消除了共振ET中通常需要的光谱重叠。进一步研究表明,额外刻面的钛矿纳米晶体具有更高的结合亲和力,从而能够更有效地提取载流子。总的来说,这些发现强调了面工程作为一种多功能策略,可以调节界面相互作用并提高从光催化到传感和光收集等应用的性能。

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.5c02169


04
钙钛矿太阳能电池中的离子损失和增益:对效率和稳定性的影响

本研究将利用漂移扩散模拟,讨论当预处理电压与离子空间电荷消失的电压不匹配时,移动离子密度如何影响通过快速 J-V 扫描获得的 PCE。根据器件特性,这种不匹配可能会因移动离子而导致相对性能提升,并导致对离子损失的估计过高。考虑离子密度和竞争复合途径之间的相互作用对于 PSC 的损失和退化分析至关重要。

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.5c02435


05

锑掺杂氧化锡/石墨复合对电极用于增强空穴收集的无空穴传输层可印刷介观钙钛矿太阳能电池

本研究开发了一种复合电极,将锑掺杂氧化锡(ATO)纳米粒子与石墨片结合,用于无空穴传输层、完全可印刷的介观钙钛矿太阳能电池(p-MPSC)。ATO的高本征功函数(5.48eV)将电极的功函数从5.00 eV提升至 5.15 eV,从而在钙钛矿/电极界面实现了最佳能级排列。此外,ATO凭借其良好的润湿性增强了界面接触,同时表现出优异的热稳定性以及与卤化物钙钛矿的化学相容性。这些协同增强技术在改善空穴收集的同时,最大限度地降低了p-MPSC中的效率损失,使其最大功率转换效率达到20.5%。此外,采用复合电极的封装器件在55±5°C、一个太阳光照下连续运行3000小时后,仍能保持其初始效率的92%,这凸显了复合电极作为钙钛矿光伏高性能材料的巨大潜力。

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894725090412


06

多样化钙钛矿太阳能电池:进展、挑战和前景

本综述突破了这一局限性,系统地概述了太阳能电池中使用的所有钙钛矿类别,并根据不同的标准进行分类,包括成分(有机-无机杂化钙钛矿、全无机钙钛矿、无铅钙钛矿和无金属钙钛矿)、维度(三维和低维类钙钛矿)和结晶度(多晶薄膜和单晶钙钛矿)。本文重点介绍了各类钙钛矿太阳能电池的最新进展和未来前景,旨在为钙钛矿太阳能电池的技术创新和产业可行性构建完整的发展路线图。

https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202512221


07

非挥发性固态4-(n-咔唑基)吡啶添加剂用于钙钛矿太阳能电池具有改善的热稳定性和运行稳定性

本文介绍了一种非挥发性的固态替代品-4-(n-咔唑基)吡啶(4CP) -它可以稳定锂离子并促进锂二(三氟甲烷磺酰基)亚胺配合物的形成。含有4CP的钙钛矿太阳能电池实现了26.2%的功率转换效率(25.8%的认证),并在最大功率点跟踪下保持80%的初始性能超过3,000小时。未封装的器件在- 80°C和80°C之间,以及65°C和85°C的连续暴露下,经过200次热冲击循环后,仍能保持90%的初始效率。采用4CP有助于提高正式钙钛矿太阳能电池的稳定性。

https://www.nature.com/articles/s41560-025-01864-z


08
金属氧化物/钙钛矿接触均匀化的通用策略用于在环境空气中制造高效太阳能电池和组件

本文报道了一种通用策略,使用肼添加剂通过与钙钛矿前体竞争性配合来有效抑制dmso基加合物,同时通过路易斯酸碱相互作用和氢键与MO和PVK强结合。这些相互作用促进了MO/PVK界面上残余DMSO的去除,从而产生高质量的钙钛矿膜,在环境空气的宽湿度范围内具有均匀的MO/PVK接触,并且双面钝化有效地抑制了界面复合损失。因此,性能最好的钙钛矿太阳能电池在基于SnO2的正式器件和基于NiOx的反式器件中分别提供了25.07%和24.75%的功率转换效率,比参考器件提高了约15%。值得注意的是,这种均质化的MO/PVK接触无需额外的界面处理,使其非常适合可扩展的器件制造,如微型钙钛矿太阳能组件(PSM, 4.6 cm × 4.6 cm)的效率为22.65%(正式)和21.73%(反式)所示。该器件在最大功率点跟踪(MPPT)下也表现出优异的运行稳定性,并在iso协议下增强了对光、热、湿应力的抵抗能力。此外,该策略与刮涂技术具有良好的兼容性,突出了其在大面积钙钛矿太阳能组件生产中的强大潜力。

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2025/ee/d5ee04601g


09

一文了解钙钛矿太阳能电池中Spiro-OMeTAD基空穴传输层的本征与非本征稳定性决定因素

本综述从机理角度系统阐述了Spiro-OMeTAD基空穴传输层中掺杂剂诱导的不稳定性,揭示了其在工作应力下性能损失的物理化学根源。文章重点介绍了近年来在掺杂剂设计、添加剂工程和后氧化非依赖性掺杂策略方面的进展,旨在规避传统体系的固有缺陷。强调了掺杂配方、电荷传输动力学与环境耐受性之间的相互依赖关系。通过整合先进表征与分子水平设计的见解,提出了下一代掺杂体系与HTM结构的理性设计准则,以实现高效率与长期稳定性的统一。本综述为发展稳健且具商业可行性的钙钛矿光伏技术提供了前瞻性框架。

https://doi.org/10.1002/adma.202513270


10

26.64%效率+1000小时98.5%稳定性!高效稳定的无预沉积空穴传输层倒置钙钛矿太阳能电池

本文提出一种分子杂化桥接策略,将新型小分子(2-氨基噻唑-4-基)乙酸(ATAA)与常用SAM分子DMAcPA共同引入钙钛矿前驱体中,协同优化埋底界面。组成分析表明,两种分子均能有效迁移至钙钛矿层底部,并通过锚定基团与ITO基底间的强配位形成良好取向的空穴选择性接触界面。ATAA的小分子尺寸和与DMAcPA的分子间相互作用,使其能均匀分散于大尺寸DMAcPA之间,促进致密分子排列,有效抑制聚集,提升空穴传输效率。最终,采用该策略的倒置PSCs实现了26.64%的光电转换效率(认证效率26.34%),并在最大功率点连续光照1000小时后仍保持初始效率的98.5%。

https://doi.org/10.1002/adma.202510685


11

辅助钙钛矿结晶及三方位碘化铅还原策略提升钙钛矿太阳能电池性能

本研究将含有α-酰胺和吡咯烷酮基团的手性分子左乙拉西坦(LEV)引入PbI₂前驱体溶液中。LEV分子中的羰基氧(O1)和酰胺氧(O2)具有强电负性,可通过电子转移与Pb²⁺形成配位键,调控钙钛矿成核与结晶过程。LEV的手性诱导钙钛矿前驱体在空间上选择性配位,促进沿(100)晶面取向生长,并优先钝化Pb和I空位缺陷。最终,LEV掺杂显著降低了钙钛矿膜中三方位(体相与多界面)残留PbI₂含量。基于该策略的钙钛矿太阳能电池实现了26.02%的光电转换效率(稳定输出效率25.8%),并在最大功率点跟踪1000小时后仍保持90%的初始效率。本研究为钙钛矿光伏器件的开发提供了新的研究范式。

https://doi.org/10.1002/adma.202512171


12
钙钛矿太阳能电池中二维钝化与非晶钝化的区分研究

本研究比较了两种氟化盐:4-(三氟甲基)苯甲脒盐酸盐(4TF-BA-HCl)和4-氟苯甲脒盐酸盐(4F-BA-HCl),用于构建3D/2D钙钛矿薄膜。出乎意料的是,4F-BA形成了高性能的3D/2D异质结,而4TF-BA则在钙钛矿表面形成了非晶层。研究结果表明,4F-BA具有更平衡的分子内电荷极化,有利于形成有效的氢键,从而促进结晶性2D钙钛矿的形成。尽管如此,4TF-BA仍将器件效率提升至24%,优于对照组,这主要归功于苯甲脒的本征钝化能力。而基于4F-BA的器件效率超过25%,并在多种存储条件下表现出更长的寿命。

https://doi.org/10.1007/s40820-025-01913-y


13

氟化诱导的双功能界面与多重钝化位点用于高性能倒置钙钛矿太阳能电池

本研究采用氟化策略设计并合成了一种双功能界面材料——[2,3,5,6-四氟-4-(三氟甲基)苯基]膦酸(FPA)。FPA中的多重活性位点不仅可弥补SAM的锚定缺陷,还能通过配位键和氢键有效钝化钙钛矿埋底界面缺陷,从而显著抑制深、浅能级缺陷。最终,最优器件的效率从对照组的23.38%提升至25.08%。同时,未封装器件在(25±5)°C、相对湿度(65±5)%的空气环境中老化1000小时后仍保持90%以上的初始效率。该研究为调控SAM/钙钛矿界面以提升电荷提取效率和环境稳定性提供了重要思路。

https://doi.org/10.1002/adfm.202515642


14

27%效率只是开始!全面解析钙钛矿电池的六大阵营与未来路线图

本综述系统性地总结了用于太阳能电池的所有钙钛矿类别,包括按成分(有机-无机杂化、全无机、无铅、无金属)、维度(3D与低维钙钛矿类似物)和结晶性(多晶薄膜与单晶)分类的各类材料,旨在为钙钛矿太阳能电池的技术创新与产业化提供全面的路线图。

https://doi.org/10.1002/adfm.202515642


15

原子波纹纳米域稳定双钙钛矿薄膜中的大极化

本研究首次提出了一种新型电解掺杂策略来调控有机半导体,实现了定量可控的掺杂且残留Li+可忽略不计。该电解掺杂策略巧妙利用空穴和电子的氧化还原试剂,分别选择性地将有机半导体氧化为自由基并还原Li+为锂原子,其机制与使用化学添加剂的传统掺杂方法截然不同。这种电解掺杂技术在多种半导体材料中具有广泛应用前景,例如2,2‘,7,7’-四[4-甲氧基苯基]氨基-9,9‘-螺双芴(Spiro)、聚双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺(PTAA)、聚(3-己基噻吩-2,5-二基)(P3HT)等。通过电解法制备的规则型钙钛矿太阳能电池采用Spiro材料,其效率达到26.12%,并在环境空气中老化5000小时后仍保持初始效率的95%以上,显著提升了存储稳定性。此外,采用电解PTAA的反向钙钛矿太阳能电池在氮气气氛下连续光照1400小时后仍保持超过90%的初始效率,展现出优异的稳定性,其效率达到25.57%。我们的研究提供了一种具有独特调控机制的半导体调节新技术,为促进钙钛矿太阳能电池的商业化提供了更多机遇。

https://doi.org/10.1016/j.joule.2025.102106


16
基于刀片涂层钙钛矿的双分子胺蒸汽钝化技术用于高效钙钛矿太阳能电池

本文提出了一种使用2-苯乙胺(PEA)和乙二胺(EDA)的双分子胺气相钝化(BAVP)策略,该策略能有效钝化在环境低湿度条件下制备的叶片涂覆钙钛矿薄膜,且具有优异的表面均匀性。PEA与Pb2+配位以缓解表面缺陷,而EDA优先与FA+反应,优化钙钛矿/碳60界面的能量对齐以增强电荷提取。因此,经BAVP处理的钙钛矿太阳能电池实现了25.2%的冠军效率。值得注意的是,在N2气氛中85°C热老化2616小时后,未封装器件仍保持99.4%的初始效率(ISOS-D-2),在N2气氛中500次热循环后仍保持97.5%的效率(ISOS-T-1)。此外,采用BAVP方法制备的钙钛矿太阳能组件(PSMs)在总面积6.25 cm²下实现21.3%的效率,超过传统溶液钝化法获得的18.7%。这些结果表明,BAVP策略在提升钙钛矿太阳能电池的效率、稳定性和可扩展性方面具有显著潜力。

https://doi.org/10.1039/D5EE04570C


17

萘二甲酰亚胺基单分子层用于卤化物钙钛矿太阳能电池中能级调节

本文系统地评估了一系列以萘酰亚胺(NI)为基体,经氰基、溴基或甲氧基官能化,并采用不同长度的烷基连接体作为正式钙钛矿太阳能电池中电子选择性接触的性能。结合这些SAM的器件表现出功率转换效率(PCE),范围从5.8%到20.6%,具体取决于分子结构。使用具有强吸电子氰基和短乙基连接基的SAM可实现最高的效率,这归因于界面处深度LUMO排列和高效的电荷传输。相比之下,具有较长连接基或更高能级的SAM性能较差。这些结果揭示了高性能基于SAM的电子选择性接触的关键设计原则,并为采用独立SAM(无需辅助金属氧化物层)的钙钛矿太阳能电池建立了新的效率基准。总而言之,这项研究强调了分子工程SAM通过优化界面控制实现可扩展、高效且商业化的钙钛矿光伏器件的潜力。

https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202502789


18

基于Spiro钙钛矿太阳能电池的稳定性内在和外在决定因素

本综述从机理角度全面阐述了掺杂剂在基于spiro-OMeTAD的空穴传输层中引起的不稳定性,系统地揭示了运行压力下性能损失的物理化学根源。本文进一步强调了掺杂剂设计、添加剂工程和后氧化非依赖性掺杂策略的最新进展,旨在规避传统系统固有的权衡取舍。重点关注掺杂剂配方、电荷传输动力学和环境适应性之间的相互依赖关系。通过整合先进表征和分子级设计的见解,本文提出了开发下一代掺杂剂系统和HTM架构的合理指导方针,以实现高效率与长期运行稳定性的协调。本综述提供了一个前瞻性的框架,以引导稳健且商业可行的钙钛矿光伏技术的演进。

https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202513270


19

氧化还原穿梭稳定的锡铅钙钛矿用于全钙钛矿叠层太阳能电池

本研究引入三(2-羧乙基)膦(TCEP)作为氧化还原穿梭剂,以加速Sn-Pb钙钛矿在光照下通过氧化还原反应自修复恢复到初始状态。同时,TCEP能够通过与金属阳离子的配位作用来调控结晶动力学,从而显著提高薄膜质量。得益于TCEP的多功能性,冠军单结锡铅混合钙钛矿太阳能电池的能量转换效率提升至23.86%,并且在光照条件下经过563小时的最大功率点跟踪(MPPT)后仍能保持其初始效率的90%。此外,含有TCEP的全钙钛矿叠层电池表现出28.86%的最高效率,并且在连续照明1000小时后仍保留其初始效率的80%。

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.5c01995


20
通过Yb3+工程将1.84 eV宽带隙钙钛矿光伏效率提高至19%以上

本研究对1.84 eV钙钛矿薄膜表面和底部界面上的卤化物离子分布进行了全面研究,发现存在严重的Br−/I−卤化物相分离,这严重影响了器件的效率和稳定性。为了解决这个问题,在钙钛矿前驱体中引入了三氟甲磺酸镱(Yb(TFSI)3)作为多功能添加剂。 Yb3+离子与卤素阴离子之间的强配位作用不仅调节了结晶动力学,还使富溴区和富碘区的空间分布均质化,从而形成了成分异质性降低的高质量钙钛矿薄膜。此外,Yb3+显著抑制了卤化物迁移和离子交换过程,从而提高了相稳定性。包括掠入射广角X射线散射在内的深度分辨表征证实了薄膜结晶度、结构均匀性以及薄膜深度方向上相偏析的抑制。因此,该器件实现了19.06%的出色能量转换效率,并且在氮气氛围(10% RH,25 °C)中放置1500小时后仍能保持其初始效率的85%。

https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202511882


21

双分子胺蒸汽钝化制备高效刮涂FAPbI3基钙钛矿太阳能电池

本文引入了一种使用2-苯乙胺(PEA)和乙二胺(EDA)的双分子胺蒸汽钝化(BAVP)策略,可有效钝化在环境低湿度条件下制造的刮刀涂层FAPbI3薄膜,并具有出色的表面均匀性。PEA与Pb2+配位以减轻表面缺陷,而EDA优先与FA+反应,优化钙钛矿/C60界面处的能量排列,从而增强电荷提取。因此,经BAVP处理的钙钛矿太阳能电池实现了25.2%的冠军效率。值得注意的是,未封装器件在氮气环境中经85 °C热老化2616小时后仍保留了99.4%的初始效率(ISOS-D-2),在氮气环境中经500次热循环后仍保留了97.5%的初始效率(ISOS-T-1)。此外,采用BAVP方法制备的钙钛矿太阳能电池组件(PSM)在6.25 cm²的总面积上实现了21.3%的效率,超过了使用传统溶液钝化方法获得18.7%的效率。这些结果证明了BAVP策略在提高钙钛矿太阳能电池的效率、稳定性和可扩展性方面的巨大潜力。

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2025/ee/d5ee04570c


9月【第二周】光伏方向文献速览
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