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9月【第三周】光伏方向文献速览

作者:东谱科技 浏览: 发表时间:2025-09-19 11:54:44



01

1-己基咪唑强化掺杂Spiro-OMeTAD以实现高效稳定的钙钛矿太阳能电池

本研究开发了一种新型离子螯合剂1-己基咪唑(HD)作为tBP替代物。HD具有更高的偶极矩(4.50 D vs tBP的2.87 D)和更强的Li⁺螯合能力,可持久协调Li⁺,抑制离子迁移、聚集和孔洞形成。HD修饰的HTL表现出更优的形貌均匀性、致密性及与钙钛矿层和对电极的界面兼容性。此外,优化的能级排列提升了开路电压。基于HD调控的CsFAMA和FA钙钛矿器件分别实现了23.21%和26.04%的光电转换效率(后者为Spiro-OMeTAD基器件掺杂工程的最高记录),并在1 cm²活性面积器件中达到23.62%的效率。

https://doi.org/10.1002/adfm.202515872


02

氟化空穴传输材料同时实现界面缺陷钝化与自由体积缩减以制备高性能钙钛矿太阳能电池

本研究通过策略性地调控基于 N,N′-双咔唑(BCz)的HTM中氟原子的分布,分别在其外围基团上不对称和对称引入氟原子,合成了AdF-BCz和SdF-BCz两种材料。结合实验表征和原子分子动力学模拟,发现AdF-BCz相较于无氟的NF-BCz和对称氟化的SdF-BCz,表现出更优异的界面钝化稳定性(针对Pb²⁺和I⁻相关缺陷),以及与钙钛矿表面更强的粘附力。此外,AdF-BCz还能减少界面自由体积,促进更紧密的界面接触,有效抑制离子迁移和钙钛矿降解。基于AdF-BCz的PSCs实现了25.35%的光电转换效率(PCE),优于SdF-BCz(23.12%)和NF-BCz(24.20%)的器件。未封装的AdF-BCz器件在30%相对湿度下2000小时后仍保持97%的初始效率,在85°C加热300小时后保持82%。

https://doi.org/10.1002/adma.202513884


03

预锚定离子键介导可控单分子层组装用于高性能钙钛矿太阳能电池及组件

本文提出了一种利用预吸附的精氨酸(Arg)作为离子键介体,实现快速可控SAM组装的策略。预锚定在氧化镍(NiOₓ)上的Arg分子通过离子键作用减弱SAM分子的两亲性,同时作为空间屏障抑制其自聚集。该策略兼容旋涂和刮涂工艺,可实现[4-(3,6-二甲基-9H-咔唑-9-基)丁基]膦酸高质量SAM的快速可控组装。此外,Arg的极性胍基尾端钝化钙钛矿埋底界面缺陷,同时增强与钙钛矿层的界面耦合,提高了机械稳定性和电接触性能。基于这些协同效应,小面积器件(0.049 cm²)和大面积组件(64.68 cm²)分别实现了26.67%和21.05%的高效率。器件还表现出卓越的运行稳定性,在ISOS-L-2协议下连续最大功率点跟踪1700小时后仍保持93%的初始效率。

https://doi.org/10.1002/adma.202513600


04
双功能分子稳定策略抑制低维钙钛矿前驱体中间隔阳离子介导的老化动力学实现高效太阳能电池

本研究揭示了低维钙钛矿前驱体的内在老化机制,发现间隔阳离子的引入从根本上调控了分解动力学。我们设计了一种双功能溶液稳定剂——4-羧基-2-氟苯硼酸(CFB),可同时抑制前驱体降解并调控结晶动力学。其羧基通过自发去质子化与胍盐(GA⁺)形成强氢键,有效抑制甲胺(MA⁰)介导的亲核攻击,阻止GA⁺与MA⁰之间的不可逆加成-消除反应。同时,CFB通过配位调控实现多阶段结晶控制,获得具有钝化晶界的高度取向钙钛矿晶体。优化后的器件表现出卓越的光伏性能,能量损失低至0.38 eV。值得注意的是,使用老化42天的前驱体制备的器件仍能保持初始效率的90%。此外,未封装器件还表现出优异的湿度和热稳定性。

https://doi.org/10.1002/ange.202512147


05

树枝状大分子“智能修复”钙钛矿电池!10次湿度循环效率仍达90%

本文设计了一种树枝状大分子(dendrimer)作为挥发性储库,能够在提升光电转换效率(PCE)的同时实现重复自修复。含该树枝状大分子的PSCs实现了超过26%的PCE,并在10次高湿-干燥交替循环后仍能恢复90%的初始效率。研究进一步阐明了自修复机制:树枝状大分子通过捕获挥发性甲脒(FA)并与PbI₆八面体相互作用形成中间相,实现钙钛矿相与降解相之间的可逆转变。该策略为钙钛矿材料提供了可持续的自修复路径,推动半永久性PSCs的发展。

https://doi.org/10.1002/adma.202512410


06

再生型氧化还原循环策略实现稳定锡钙钛矿光伏器件

本文提出了一种利用4-巯基苯甲酸(4-MBA)的再生型氧化还原循环策略。在运行条件下,紫外照射可实现4-MBA的再生,同时驱动Sn(IV)向Sn(II)的持续还原,并促进双位点缺陷钝化,显著提升器件效率和稳定性。最终,器件实现了15.15%的优异效率,并在模拟昼夜循环的最大功率点跟踪(MPPT)测试中,在1100小时内保持初始效率的100%。该工作提供了一种可持续的还原策略,有效解决了锡钙钛矿光伏电池的长期稳定性问题。

https://doi.org/10.1002/adma.202514719


07

通过超分子限域生长实现钙钛矿光伏器件的可重复制备

本研究提出了一种超分子限域生长策略,可重复制备具有超平滑、电子均匀表面的钙钛矿薄膜。杯芳烃覆盖层可通过主客体作用捕获溶剂分子,调控去溶剂化动力学,并从清晰的分子-前驱体界面启动钙钛矿结晶。这种策略显著降低了空间差异性,拓宽了工艺窗口,使器件效率的标准偏差从0.64%~0.67%降低至0.23%~0.26%。此外,所得薄膜具备高PLQY和低SRV,最终实现了效率超过25%的p-i-n结构太阳能电池。

https://doi.org/10.1007/s40820-025-01923-w


08
溶液法制备的铜锌锡硫硒(CZTSSe)太阳能组件获得10.1%认证效率

本文报道了通过溶液法制备均匀、大面积的Cu₂ZnSn(S,Se)₄(CZTSSe)薄膜和太阳能组件。通过调节硫脲/金属比例以增加薄膜孔隙率,从而促进更均匀的垂直反应和横向晶粒生长,我们提高了CZTSSe薄膜的均匀性,实现了单电池效率13.4%和太阳能组件效率8.91%。我们进一步优化了组件结构以减少非理想接触和图案化引起的分流和电阻损失,最终获得了经美国国家可再生能源实验室(NREL)认证的效率为10.1%的冠军CZTSSe组件。该组件在开路电压和电流密度方面表现出目前新兴薄膜太阳能组件中最低的电池-组件(CTM)损失。我们的工作证明了溶液加工在沉积均匀、大面积CZTSSe薄膜和高效太阳能组件方面的可行性,推动了该技术的发展。

https://doi.org/10.1038/s41560-025-01860-3


09

宽带隙钙钛矿太阳能电池卤离子均匀化策略

本文概述了宽带隙钙钛矿相分离的原因,随后重点介绍了实现卤素均质化分布的重要研究突破。最后,讨论了实现卤素均质化的挑战和机遇。希望本文能够帮助研究人员更清晰地理解宽带隙钙钛矿的研究进展,并在未来激发更多有意义的工作。

https://doi.org/10.1002/smtd.202501568


10

富勒烯衍生物层作为高效稳定钙钛矿太阳能电池的电荷传输桥

本研究引入了一种富勒烯衍生物中间层。该中间层可通过其膦酸基团与钙钛矿表面缺陷发生相互作用实现钝化,同时分子的富勒烯部分与PCBM相互作用确保高效电荷传输。使用4-(1',5'-二氢-1'-甲基-2'H-[5,6]富勒烯-C60-lh-[1,9-c]吡咯-2'-基)苯基膦酸(CPPA)作为中间层,可显著缩短载流子寿命,表明电荷提取得到改善,从而使CsFA(从22.8%提升至24.6%)和CsFAMA(从22.1%提升至25.1%)PSCs的功率转换效率(PCE)显著增强。观察到的改善可归因于CPPA分子中膦酸和富勒烯的协同效应,因为苄基膦酸(BPA)界面层对载流子寿命和器件性能的改变要小得多。CPPA中间层还增强了器件的稳定性,含CPPA的未封装器件在黑暗环境空气中存放2000小时后仍保持90%的初始PCE,而封装器件在1个太阳光照下进行1000小时最大功率点(MPP)测试后保持89%的初始效率,并在环境阳光下户外测试112天表现出稳定的性能。

https://doi.org/10.1002/adfm.202517140


11

基于纯酒精绿色溶液加工制备高效稳定钙钛矿太阳能电池的真实途径

本研究首次开发了一种使用醋酸铅(Pb(Ac)₂)作为铅源、绿色醇类作为溶剂来制备钙钛矿的方法。研究详细审视并阐明了Pb(Ac)₂/钙钛矿转化的各个阶段及其逐步转化机制:首先将Pb(Ac)₂转化为中间体MAPbI₃₋ₓAcₓ,然后通过阴离子交换转化为MAPbI₃。由于从钙钛矿骨架中去除Ac⁻涉及缓慢转化过程中的速率决定步骤,我们通过引入造孔添加剂(NaHCO₃)精心设计了一种疏松多孔的Pb(Ac)₂支架,从而加速了离子扩散以及与有机铵盐的反应。受益于这种优化的纳米结构,经NaHCO₃处理的MAPbI₃ PSCs实现了22.03%的功率转换效率(PCE),这是目前使用Pb(Ac)₂制备的PSCs中的最高值之一,也可与使用有毒PbI₂/DMF体系的PSCs效率相媲美。Pb(Ac)₂与醇类溶剂的结合有望为PSCs的环保化加工提供新的见解。

https://doi.org/10.1002/aenm.202503352


12
多功能埋底分子桥用于高性能倒置钙钛矿太阳能电池

本研究构建了一种小分子4-溴苄基膦酸(4Br-BPA)作为分子桥,连接[4-(3,6-二甲基-9H-咔唑-9-基)丁基]膦酸(Me-4PACz)和钙钛矿,在改善界面特性方面表现出多功能性。首先,小尺寸的4Br-BPA分子可以部分填充NiOₓ/Me-4PACz上的一些空隙,并通过膦酸基团与NiOₓ锚定,同时改善NiOₓ表面态。其次,后沉积在Me-4PACz上的4Br-BPA通过π-π堆叠与Me-4PACz相互作用,抑制了界面处的电荷积累,调整了NiOₓ/Me-4PACz的能级,从而促进了空穴传输。第三,4Br-BPA与钙钛矿之间的相互作用能够有效钝化界面陷阱,并且具有改善润湿性的NiOₓ/Me-4PACz/4Br-BPA基底促进了钙钛矿薄膜的生长,增强了结晶度并释放了残余应力。最终,所有这些优势转化为26.59%的惊人PCE(认证效率26.12%)。基于4Br-BPA的器件还表现出显著改善的运行稳定性,在1400小时连续单太阳光照下保持约90%的初始效率。

https://doi.org/10.1002/adma.202514273


13

干法处理钙钛矿光伏技术:材料、制备技术与器件

本综述详细介绍了干法技术在钙钛矿层、空穴传输层、电子传输层、电极及界面修饰层中的应用,强调了其在复杂结构兼容性、可扩展性和制备重现性方面的优势。通过总结全干法制备PSCs的最新进展,本文为克服可扩展性瓶颈、加速高效稳定钙钛矿光伏技术的商业化提供了实用框架。

https://doi.org/10.1002/aenm.202503501


14

通过硼酸基自组装单分子层在倒置锡铅钙钛矿太阳能电池中进行界面偶极工程实现理想带隙

本研究使用硼酸(BA)基SAM,尤其是4-硝基苯硼酸(4-NPBA),PCE显著提升至18.37%。这归因于BA基SAM的大分子偶极矩显著提高了FTO的功函数(WF),诱导钙钛矿层中更强的能带弯曲。这种能带弯曲的幅度与SAM和钙钛矿之间的WF差成正比,促进了更高效的空穴提取。相比之下,基于MeO-2PACz的器件仅获得9.27%的PCE,并呈现S形电流-电压(I-V)曲线,主要由于界面能垒的形成。此外,BA基SAM即使存在界面能垒仍表现优异,可通过以下机制解释:(i)DFT计算表明BA基SAM分子长度短,有助于空穴隧穿;(ii)XPS吸收密度估算显示其表面覆盖率较低,使得钙钛矿可直接向未覆盖的FTO区域传输空穴。瞬态吸收(TA)和瞬态光电流衰减(TPC)分析进一步支持这些发现,显示使用4-NPBA作为SAM层时空穴提取速率显著更高(3.73 × 10⁻³ ps⁻¹),电荷传输时间更短(1.18 μs)。

https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsenergylett.5c01900


15

自洽阳离子-阴离子整合策略消除倒置钙钛矿太阳能电池中的钝化串扰

本文设计了一种多功能钝化剂PDA(TFA)₂,其中双极性三氟乙酸根(TFA⁻)阴离子与1,3-丙二胺(PDA²⁺)阳离子配对。该SCAP方法通过在统一框架中实现缺陷和场效应钝化,消除了阳离子竞争。具体而言,双极性TFA⁻阴离子有效钝化卤素空位并桥接钙钛矿与C₆₀界面,而PDA²⁺阳离子诱导表面偶极并优化能带对齐。因此,优化的1.68 eV WBG钙钛矿太阳能电池实现了23.23%的高光电转换效率(PCE)和1.27 V的超高开路电压。此外,该策略在0.945 cm²的单片钙钛矿/硅叠层电池中实现了32.33%的PCE(认证稳定PCE为31.47%),并提供了1.992 V的超高开路电压。这些发现凸显了SCAP策略在提升WBG钙钛矿光伏效率和稳定性方面的变革潜力,为下一代叠层太阳能电池铺平了道路。

https://doi.org/10.1038/s41928-025-01456-5


16
残留溶剂管理助力高效无反溶剂钙钛矿太阳能电池

本研究在钙钛矿溶液中引入丙酸(PA)以促进NMP的去除。PA削弱了PbI2与NMP之间的分子间相互作用,增加了钙钛矿溶剂体系的挥发性,从而促进了钙钛矿薄膜形成过程中NMP的更高效蒸发。优化后的钙钛矿薄膜晶体质量显著提高,器件在小面积器件中表现出25.86%的最高能量转换效率(PCE)。此外,通过扩大钙钛矿薄膜面积,实现了刚性模块(4 cm2)的效率为23.08%,柔性模块(超过100 cm2)的效率为16.27%,表明它们非常适合钙钛矿光伏电池的商业化制造。

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.5c01538


17

BDADI表面改性提高钙钛矿太阳能电池效率和稳定性

本文章从分子设计角度出发,选取两端含-NH3+基团,骨架为疏水的烷基碳链的二维线性分子BDADI,开展平面钙钛矿太阳能电池埋底界面改性研究。利用一端-NH3+基团与SnO2表面缺陷形成配位键,钝化SnO2表面缺陷,另一端-NH3+基团与钙钛矿表面欠配位的Pb2+离子形成离子键,钝化钙钛矿薄膜缺陷。通过测定其光电性能,揭示了BDADI钝化SnO2及钙钛矿薄膜缺陷的机理,阐明了BDADI钝化界面缺陷的内在机制。基于SnO2-BDADI钝化器件的最佳效率达到了22.17%,湿度稳定性显著增强。在相对湿度35-40%的暗态环境中储存720 h后,未封装的BDADI优化的器件仍能保留84%。该策略制备的钙钛矿太阳能电池,获得了高效稳定的SnO2基PSCs。

https://doi.org/10.1039/D5TC01727K


18

SAM彻底改变反式钙钛矿太阳能电池

本综述系统地追溯了SAM的演变,探索了其分子水平的功能,并研究了其自组装机制及其在钙钛矿太阳能电池中的多种应用。阐明了分子结构如何影响器件性能和稳定性,并强调了SAM在提高效率和改善耐久性方面的双重作用。最后,提出了有针对性的研究方向,以解决当前的局限性并加速基于SAM的钙钛矿太阳能电池的可扩展应用。

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.5c02024


19

使用树枝状聚合物作为挥发性储层的钙钛矿太阳能电池的可持续自修复

本文设计了一种树枝状聚合物作为挥发性储层,使其能够反复自修复,同时提高能量转换效率。含有这些树枝状聚合物的钙钛矿太阳能电池的效率超过26%,并且在高湿和干燥条件交替循环十次后仍能恢复其初始效率的 90%。本文阐明了自修复机制,该机制由树枝状聚合物捕获挥发性脂肪酸(FA)并与PbI6八面体相互作用形成中间相来促进。这些现象实现了钙钛矿相与降解钙钛矿相之间的可逆转变。该方法通过实现钙钛矿材料的持续自修复,为实现半永久性钙钛矿太阳能电池提供了一条可持续的途径。

https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202512410


20
基于钙钛矿的多结太阳能电池

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本综述探讨了钙钛矿-钙钛矿-硅三结太阳能电池(TJSC)的性能,其报告效率为27.62%,理论最大效率为44.3%。金属卤化物钙钛矿材料具有化学可调的带隙,可通过大面积制造技术沉积在硅光伏器件顶部。针对多结应用而设计的带隙钙钛矿材料在成膜过程中可能会遇到结晶不良的问题,随后在暴露条件下可能会发生限制效率的相分离。通过添加锡和/或掺杂一系列离子或配体来改变成分,可以提高单层性能和整体器件稳定性。钙钛矿基三结太阳能电池在实际辐射条件下的最大能量产量(每年895 kWh m-2)凸显了多结太阳能电池的广泛应用潜力。降低开路电压损耗、改善中间层的带隙匹配以及注重制造的可重复性和可扩展性,可以推动钙钛矿基三结太阳能电池超越概念验证阶段。

https://www.nature.com/articles/s44359-025-00103-8


21

通过含氟超支化聚合物定向结晶钙钛矿薄膜用于高效稳定的钙钛矿太阳能电池

本文展示了一种含氟超支化聚合物,用于精细控制钙钛矿薄膜的结晶。功能性氟基团和钙钛矿物质的协同配位限制了复杂的中间相,并促进了具有高结晶度和相纯度的空间取向钙钛矿薄膜的形成。同时,退火过程中的热自由基聚合会形成交联的疏水网络,从而增强防潮性能。这便可制备出高效的规则平面钙钛矿太阳能电池,在模拟的AM 1.5G阳光(100 mW cm−2)下,小型器件(有效面积 0.04 cm²)的能量转换效率高达26.05%,大型器件(有效面积16.1 cm²)的能量转换效率高达22.43%。此外,未封装的器件表现出优异的运行稳定性,在50-55°C的连续照明(一个太阳光强度)下,在最大功率点下跟踪1500小时后保持初始效率的97%。

https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202511684


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