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11月【第二周】光伏方向文献速览

作者:东谱科技 浏览: 发表时间:2025-11-14 15:58:57



01

协同阳离子-阴离子调控构建稳健界面实现高效稳定倒置钙钛矿太阳能电池

本研究提出并实验验证了一种可同时锚定阳离子和阴离子缺陷的界面修饰策略,以4,5-二氰基咪唑为例,实现了对未配位离子缺陷的协同钝化,并同步固定相邻对应离子。DCI修饰有效抑制了离子迁移和相分离,使钙钛矿层由拉伸应力转变为压缩状态,最终使器件实现了26.10%的冠军效率(认证25.53%)。未封装器件在最大功率点连续运行1600小时后仍保持95%以上的初始效率,并在12次光暗循环测试中几乎无衰减,在85℃氮气环境中2000小时后仍保持98.2%的初始效率。

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2025/ee/d5ee04111b


02

晶粒空间隔离解耦光致晶格演化以提升钙钛矿太阳能电池稳定性

本研究开发了一种原位聚合策略,使用单体2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸盐,在钙钛矿薄膜退火过程中聚合形成柔软的交叉链接聚合物。该聚合物作为晶界隔离层,实现了钙钛矿晶粒之间的物理空间隔离,有效缓解了光致晶格膨胀和应力/应变积累,同时抑制了离子迁移和应变诱导的缺陷演化。系统实验与理论研究表明,P-AMPS 提升了薄膜质量和晶格完整性,显著增强了钙钛矿薄膜的光机械稳定性。采用该方法制备的无甲胺钙钛矿太阳能电池实现了25.78%的光电转换效率。在ISOS-L-1标准下,基于P-AMPS的器件在1500小时连续光照后仍保持83.52%的初始最大功率点效率。这种基于原位聚合的晶粒空间隔离策略为钙钛矿太阳能电池的商业化提供了新的设计思路。

https://doi.org/10.1002/adma.202511062


03

27.02%效率+1200小时零衰减!战略性界面接触工程稳定高效率钙钛矿太阳能电池

本文提出一种采用七氟丁酸钠对钙钛矿表面进行全功能化的战略性界面工程方法。七氟丁酸钠作为离子屏蔽层,可调控钙钛矿表面功函数并提高缺陷形成能,从而改善其与电子传输层的界面接触,减少复合损失并增强电子提取能力。研究发现,SHF功能化的钙钛矿表面促进形成均匀致密的C₆₀层,有效阻隔离子扩散并稳定器件结构。基于该策略的p-i-n结构钙钛矿太阳能电池实现了27.02%的光电转换效率(认证效率26.96%,最大功率点跟踪效率26.61%),1 cm²活性面积的器件效率也达25.95%。器件在连续1倍太阳光照射下最大功率点运行1200小时后仍保持100%初始效率,并在85°C高温老化1800小时后保持92%初始效率,–40°C至85°C热循环200次后仍保持94%效率。

https://doi.org/10.1038/s41566-025-01791-1


04
共价有机框架均质化自组装单分子层用于倒置钙钛矿太阳能电池

本文提出了一种合理的SAM均质化策略,通过共组装将两种定制设计的共价有机框架引入MeO-4PACz SAM中。这些COFs设计具有刚性卟啉核心以增强电荷传输,以及柔性亲水侧链以改善基底润湿性。COFs的引入通过π-π相互作用和氢键有效抑制了MeO-4PACz的聚集,形成了均匀、导电且锚定良好的SAMs。因此,修饰后的SAMs促进了钙钛矿结晶,减少了埋底界面缺陷,并改善了电荷提取。采用Zn-PT-COF修饰SAM的器件实现了26.39%的冠军效率(认证效率26.12%),迟滞可忽略不计,并具有出色的运行稳定性,在连续运行1000小时后仍保持95%的初始效率。本研究提供了一种全面的分子水平策略,以克服MeO-4PACz的固有局限性,为高效稳定的PSCs提供了可行路径。

https://doi.org/10.1002/anie.202519875


05

通过快速多模态表征预测先进p-i-n钙钛矿器件的开路电压趋势

本研究展示了一种多模态测量方法,可在制备过程中快速测定超过100个钙钛矿器件的最大可实现开路电压及其预测值。通过将这些测量集成在单一平台中,实现了多种数据的同步采集。我们证明,这些数据与自动化分析可用于快速理解并预测先进器件结构中开路电压的定量变化趋势。所提出的数据与自动化分析流程为快速筛选可提升开路电压的吸光层与电荷传输层组合提供了可靠途径。

https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsenergylett.5c02730


06

26.7%效率+97%稳定性:PMEAI分子“一石三鸟”破解钙钛矿界面难题

本研究设计了一种多功能有机铵盐分子PMEAI,将其引入钙钛矿与C₆₀界面。该分子水平排列在钙钛矿表面,不仅有效钝化Pb和I空位缺陷,还诱导界面内建电场方向反转,显著降低复合损失。更重要的是,其低空间位阻特性促进了载流子传输。基于PMEAI的器件实现了26.7%的能量转换效率(认证效率25.84%),并在1 cm²大面积器件中达到24.5%。该策略也适用于宽带隙钙钛矿器件,效率达23.0%。此外,电场方向反转有效抑制了Ag⁺离子从电极向钙钛矿层的迁移,显著提升了器件稳定性:在ISOS-L-2条件下1500小时后仍保持97%初始效率,在ISOS-D-1条件下1344小时后几乎无衰减。

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2025/ee/d5ee02667a


07

揭秘无机钙钛矿太阳能电池的离子动态:温度与有机层的影响

本研究通过25-125℃温域下的BACE与Mott-Schottky测试,系统分析了含/不含有机p层的CsPbBr₃器件中离子密度、迁移率及电子缺陷特征。研究指出,仅当离子响应完全激活时,两种方法才能可靠估计移动离子密度。温度升高通过提升离子迁移率激活离子响应,使离子参数可量化。BACE测量显示离子迁移率与浓度随温度升高而增加,并可通过离子飞行时间计算Br⁻激活能;Mott-Schottky测试则呈现高频电子缺陷平台与低频离子缺陷平台。特别发现有机空穴传输层会导致测量误差及更大的移动离子浓度,而无机结构器件则无此现象。该研究成果为无机钙钛矿太阳能电池的稳定性优化提供了关键测量方法与理论依据,对推动钙钛矿光伏商业化进程具有重要意义。标题采用'揭秘+影响'的冲突式表达,既体现科学深度又具备传播吸引力,符合新能源领域公众关注热点。

https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsenergylett.5c02503


08
双梯度IWO中间层解锁钙钛矿/硅叠层太阳能电池31.91%效率的新钥匙

本研究针对钙钛矿/硅叠层太阳能电池的填充因子瓶颈提出基于双梯度钨掺杂氧化铟(IWO)中间层的创新方案。通过Silvaco TCAD模拟发现,IWO功函数梯度化可同时优化钙钛矿子电池的空穴提取(高功函数区)与硅子电池的电子传输(低功函数区)。实验采用反应等离子体沉积技术,通过精确调控氧氩流量比,成功制备出具有梯度功函数的双IWO中间层。该结构不仅解决了界面能级失配问题,还促进了载流子的有效复合。进一步优化IWO表面化学,增强了与MeO-4PACz空穴传输层的锚定作用,使钙钛矿层结晶质量显著提升,最终实现31.91%的认证效率。这一“以硅为中心”的工艺路线具有高可扩展性,为叠层电池产业化开辟了新路径。

https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsenergylett.5c02331


09

原位聚合驱动的动态中间相转变用于空气制备柔性钙钛矿太阳能电池中的活性结晶调控

本文提出了一种原位聚合驱动的动态中间相转变策略,通过稳定碘化铅胶体并引导钙钛矿结晶动力学,以减轻水分干扰。具体而言,可聚合小分子配体丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵-丙烯酰胺与PbI₂配位形成亚稳态的PbI₂-DAC-DMF相,并在原位聚合过程中动态演化为PbI₂-DAC和PbI₂-is(DAC)加合物。这种中间相预生长工程最大限度地减少了不利的PbI₂-DMF复合物,并在成核与晶体生长过程中施加热力学和动力学调控,促进了α相钙钛矿的生长。因此,在环境空气中制备的经过is-DIPT修饰的冠军柔性器件实现了24.17%(0.092 cm²)和23.26%(1 cm²)的效率。此外,得益于柔性聚合物网络,聚合后的钙钛矿薄膜杨氏模量降低、机械强度提高,在经历2万次弯曲(曲率半径6 mm)后仍保持86.7%的初始效率。

https://doi.org/10.1002/adfm.202524919


10

自组装分子/钙钛矿界面多功能有机桥实现高性能倒置钙钛矿太阳能电池

本研究选用一种多功能界面桥分子2-溴-5-二氟甲基-[1,3,4]噻二唑,将其集成于自组装分子/钙钛矿埋底界面。该桥分子可优化自组装分子层的形貌与能级结构,其N原子可与钙钛矿前驱体中的Pb²⁺配位,调控结晶过程并钝化缺陷。经BFS修饰的倒置钙钛矿太阳能电池实现了26.16% 的能量转换效率,填充因子高达86.06%,优于对照组器件的24.49%。此外,BFS中强吸电子基团二氟甲基不仅促进电荷分离与传输,还可与甲脒阳离子形成氢键,提升器件稳定性。基于BFS的器件在氮气环境中存储4000小时后仍保持初始效率的90%,在最大功率点跟踪条件下运行500小时后仍保持81% 的初始效率。本研究为开发低成本、高性能钙钛矿太阳能电池提供了一种新型界面修饰策略。

https://doi.org/10.1002/adfm.202520372


11

柔性钙钛矿/晶体硅叠层太阳能电池再破世界纪录

本研究报道了一种认证效率达33.6% 的柔性钙钛矿/晶体硅叠层太阳能电池,并实现了2.015 V的开路电压记录,性能媲美刚性器件。该柔性叠层电池在17.6 mm弯曲半径下经历5000次弯曲循环后,仍保持91%的初始效率;在连续光照下的运行稳定性表现出色,T₈₀寿命超过2000小时;在85°C/85%相对湿度的湿热测试中,1000小时后仍保持90%的初始效率。这一突破得益于采用反应等离子体沉积的铈氢共掺氧化铟复合层,提升了自组装分子覆盖度与界面电荷传输效率,并结合原位退火的锌掺杂氧化铟前透明电极,显著增强了器件的光电性能与机械强度。

https://doi.org/10.1038/s41586-025-09835-w


12
手性+自旋=效率翻三倍!开创有机太阳能电池新材料策略

本研究开发了手性双面NFA:(S,S)-IE4F 与 (R,R)-IE4F,其以indaecmodithiophene为核心,桥连sp³碳上分别接有亲水性寡聚乙二醇与疏水性苯基。同时合成了外消旋体 rac-IE4F 和非双面非手性异构体 meso-IE4F 作为对照。相较于 meso-IE4F,双面异构体表现出更高的溶解性、更有利于载流子传输的分子堆积及更大的偶极矩。值得注意的是,(S,S)/(R,R)-IE4F 纯膜及其与PBDB-T构成的体异质结均表现出显著CISS效应,自旋极化率分别达~70%和~50%。最终,基于纯手性双面IE4F的OSC实现了8.17%的能量转换效率,是 meso-IE4F 的三倍以上。本研究揭示了NFA异构化的重要性,并为同手性不对称NFA提供了新的分子设计策略。

https://doi.org/10.1002/ange.202518505


13

硼-卤素键锁住缺陷,两步法宽带隙钙钛矿开压1.29V

本研究将三(五氟苯基)硼烷(BCF)引入无机层,通过硼-卤素键稳定卤素均匀分布,调控卤化铅薄膜的多孔结构,促进有机盐的扩散。此外,氟取代基与有机阳离子形成氢键,使BCF成为双功能添加剂,延缓有机铵盐与无机前驱体的反应,有利于大晶粒钙钛矿晶体的生长。在钙钛矿结晶过程中,BCF分子迁移至晶界和薄膜表面,实现对钙钛矿吸收层纳米级形貌与结构的积极调控,最终获得无针孔、无应力、缺陷少的钙钛矿薄膜。该方法制备的1.68 eV宽带隙钙钛矿单结太阳能电池实现了23.49%的冠军效率(认证效率22.73%),开路电压达1.291 V。进一步将优化后的钙钛矿薄膜集成于织构硅基单片钙钛矿/硅叠层太阳能电池中,效率达到31.12%,为全溶液两步法制备叠层电池中的最高值,且在连续运行500小时后仍保持90%以上的初始性能。

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2025/ee/d5ee03984c


14

单溶剂真空闪蒸法制备高效钙钛矿太阳能电池

本文提出了一种简便的单溶剂真空闪蒸(SSVF)方法,使用简化的单溶剂前驱体系统(如DMF、DMAC、GVL)制备高质量钙钛矿薄膜。通过在低温真空环境下对前驱体湿膜进行处理,SSVF方法能够精确调控溶剂蒸发动力学,从而形成高度致密、低陷阱密度的钙钛矿薄膜。基于该方法制备的PSCs实现了26.93%的冠军光电转换效率(PCE),并获得26.78%的认证效率(稳态效率26.39%),这是目前所有基于真空闪蒸技术报道中的最高效率之一。此外,得益于SSVF法制备的钙钛矿薄膜具有增强的相稳定性,所得电池表现出优异的运行耐久性,在连续运行1000小时后仍能保持94%以上的初始效率。

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2025/ee/d5ee05421d


15

镁掺杂实现空位增强的阳离子有序化,制备出认证效率达14.9%的锌黄锡矿太阳能电池

本研究通过掺杂镁,在CZTSSe表面引入了额外的空位缺陷,从而降低了原子互换的能垒。这种空位辅助的方法增强了Cu-Zn有序化的动力学过程,进而减少了器件中的电荷损失。最终,我们制备的CZTSSe太阳能电池获得了中国国家光伏产业计量测试中心认证的14.9%光电转换效率。这一成果标志着新兴无机薄膜光伏技术的发展迈出了重要一步。

https://doi.org/10.1038/s41560-025-01902-w


16
认证26.42%!反式钙钛矿电池埋底修饰新策略

本文报道了一种基于分子引导的埋底界面调控策略,通过2-氨基噻唑盐酸盐(2-ATC1)对Al2O3纳米颗粒进行功能化,实现了高效稳定的反式钙钛矿太阳能电池。2-ATC1分子利用其本征偶极与多重配位能力,能够抑制Al2O3团聚、增强自组装单分子层(SAM)润湿性、释放晶格应变并钝化界面缺陷。该策略显著改善了钙钛矿晶体取向与载流子提取效率,使器件的功率转换效率(PCE)提升至26.63%(认证效率26.42%)。更为重要的是,该策略赋予器件卓越的长期运行稳定性:在无封装条件下连续工作1000小时后仍保持80%初始效率,储存2000小时后仍保持90%性能。此外,所提出的分子调控方法还适用于宽带隙钙钛矿器件及多种不同的SAM界面体系,展现出广泛的通用性。该研究为高性能、长寿命钙钛矿光伏器件的规模化制备提供了新思路。

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2025/ee/d5ee05094d


17

界面分子取向诱导场反转用于高效反式钙钛矿太阳能电池

本研究在钙钛矿和C60界面之间战略性地设计了一种多功能有机铵盐,即2-(4-(氨基甲基)苯基)乙基-1-碘化铵(PMEAI)。水平排列的PMEAI抑制了Pb-和I-空位缺陷,并诱导钙钛矿/C60界面上的内置电场反转,有效地减少了界面复合损失。更重要的是,它表现出极小的分子位阻,加速了载流子的运输。由此产生的钙钛矿太阳能电池实现26.7%的功率转换效率(认证PCE: 25.84%)。在1 cm2的有效面积内,效率达到了24.5%。PMEAI作为钝化层的广泛适用性可以实现23.0%效率的高性能宽带隙钙钛矿太阳能电池。此外,从C60向钙钛矿取向的重定向电场抑制了Ag+离子从电极向钙钛矿层的迁移,从而显著提高了运行稳定性。经过PMEAI处理的器件在iso-l-2协议下1500小时后仍保持97%的初始效率,在iso-d-1老化1344小时后表现出可忽略不计的衰减。

https://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2025/EE/D5EE02667A


18

通过共轭离子添加剂的协同体和界面钝化可实现26%效率的PTAA基钙钛矿太阳能电池

本文报道了一种共轭离子添加剂,旨在协同集成界面工程和体钝化。阳离子π共轭部分定位于晶界和钙钛矿/PTAA界面,可实现能级调谐、缺陷钝化和增强空穴提取,而阴离子部分优先位于钙钛矿/SnO2界面,可钝化界面缺陷,提高薄膜质量。这种双位置调制产生高质量的钙钛矿薄膜,抑制了能量紊乱和改善了电荷提取。因此,采用PTAA的正式结构钙钛矿太阳能电池的效率为(25.73±0.35)%,而15.17 cm2的迷你模块的效率为(22.96±0.61)%。该器件表现出出色的稳定性,在85°C的氮气中进行960 h的热老化后,保持了86%的原始效率。这项工作表明,合理设计的共轭离子添加剂可以同时优化体相和界面性能,为高效、稳定、可扩展制造的钙钛矿太阳能电池提供了一条可行的途径。

https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/aenm.202504647


19

Sn-Pb钙钛矿太阳能电池中均匀SnF2诱导应变调制用于高性能单片全钙钛矿叠层

本文报告了一种精确的调节策略,即使用苯乙基氯化铵(PEACl)来调节过量SnF2的分布。PEACl与SnF2之间的氢键作用,加上位阻效应,使得SnF2在晶界处均匀分散,有效抑制了SnF2相偏析,促进了Sn-Pb钙钛矿的均匀结晶。此外,还揭示了通过PEACl对SnF2分布的精确调控可以有效地释放钙钛矿薄膜中的局部应变。SnF2+PEACl处理的单结Sn-Pb器件显示出卓越的功率转换效率为23.52%,大大优于对照器件的20.83%。优化后的双端(2-T)单片全钙钛矿叠层太阳能电池的效率达到了28.89%。值得注意的是,这些叠层器件在一个太阳照射下,在最大功率点连续工作670小时后,保持了超过80%的初始效率,表现出优异的长期稳定性。

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202515733


20

胶束诱导成核和表面化学抛光协同策略用于高效锡铅混合钙钛矿太阳能电池

本研究介绍了一种结合胶束诱导成核和表面化学抛光的双分子协同调控方法,用于锡铅混合钙钛矿太阳能电池的结晶控制和缺陷钝化。锡铅混合钙钛矿前驱体胶束诱导成核策略通过与4-肼基苯腈盐酸盐(HBN)的氢键和选择性配位改变了胶束的特性,从而降低了临界成核浓度,加速了钙钛矿的均匀同步成核。这种结晶控制策略显著提高了锡铅混合钙钛矿薄膜的质量,抑制了不可控薄膜形成过程中缺陷的引入。表面化学抛光策略包括用肼基苯基磺胺盐化物(HSA)钝化锡铅混合钙钛矿界面缺陷,抑制二价锡的氧化并优化界面上载流子的提取。最终,获得了功率转换效率为24.01%的锡铅混合钙钛矿太阳能电池,封装器件在长时间光照下的T80值为391 h。

https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202510763


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