本文研究了基於鈣鈦礦類似物（perovskitoid）驅動的1D@3D維度鈣鈦礦太陽能電池。通過2-二乙基氨基乙基氯化物（DEAECCl）陽離子模板誘導形成1D@3D鈣鈦礦結構，可改善鈣鈦礦層形貌、提高電荷載流子壽命、降低缺陷密度，從而提升光電轉換效率（PCE）。模擬優化表明，設計的FTO/SnO₂/1D@3D鈣鈦礦/Spiro-OMeTAD/Au結構太陽能電池在280 K時效率達28.398%，且具有良好的熱穩定性。當鈣鈦礦薄膜厚度為600 nm時，模擬的太陽能電池PCE最高為24.43%。在優化的SnO₂和Spiro-OMeTAD摻雜濃度分別為10²⁰ cm⁻³和10¹⁸ cm⁻³時，太陽能電池的最大PCE達到25.91%。

https://doi.org/10.1021/acsaelm.5c00446

本研究對比了傳統鈣鈦礦太陽能電池與三結太陽能電池，發現後者通過整合三個不同帶隙的光活性層，能夠吸收不同波長的光，拓寬太陽能光譜捕獲範圍並顯著提升光電轉換效率（PCE）。近期實驗室研究顯示，鈣鈦礦基三結太陽能電池效率已超30%，高於單結鈣鈦礦電池的27.0%、單結矽基電池的27.6%和有機太陽能電池的19.2%。然而，該領域仍面臨提高PCE、改善材料及器件穩定性、解決製造複雜性與廢棄處理等挑戰。本文深入探討了多結太陽能電池的結構原理，並分析了全鈣鈦礦、鈣鈦礦/鈣鈦礦/矽和鈣鈦礦/鈣鈦礦/有機等多種三結配置。

https://doi.org/10.1002/smll.202502526

本研究聚焦於 Sb₂(S,Se)₃太陽能電池的性能優化。Sb₂(S,Se)₃是一種極具潛力的薄膜太陽能吸收材料，具有可調節的帶隙和豐富的地球組成元素。然而，其最高報告效率仍低於肖克利-奎瑟極限，且常用的 Spiro-OMeTAD HTL 成本較高。為此，研究首次引入成本效益的三唑三嗪基 HTLs，並利用 SCAPS-1D 進行器件性能優化。通過優化 HTL、ETL 和吸收層參數，實現了高開路電壓、短路電流密度和填充因子。Spiro-OMeTAD 及各新型 HTL 的效率均顯著提升，歸功於開路電壓損失減少、量子效率提高、複合減少以及電場增強。這使三唑三嗪基 HTL 成為 Spiro-OMeTAD 的成本效益替代品，顯著提升了 Sb₂(S,Se)₃ 太陽能電池的性能。

https://doi.org/10.1002/adts.202500487

本研究聚焦全鈣鈦礦疊層太陽能電池（AP-TSCs）中寬禁帶（WBG）鈣鈦礦子電池面臨的嚴重開路電壓損失和較差的光穩定性問題。通過在寬禁帶3D鈣鈦礦基底上構建Dion-Jacobson（DJ）2D或準二維鈣鈦礦，形成3D/2D或3D/準二維鈣鈦礦異質結，有效鈍化界面缺陷，優化能級排列，減少非輻射複合損失。實驗采用蒸發/溶液法製備具有均勻相分布的DJ 2D或準二維鈣鈦礦。通過調節DJ相鈣鈦礦的n值，優化異質結構，使寬禁帶3D鈣鈦礦/C60界面的能級可調，減少非輻射複合損失。以n=3的準二維鈣鈦礦異質結構為例，WBG鈣鈦礦子電池（1.78 eV）的最高光電轉換效率（PCE）達20.71%（認證20.53%）。與窄禁帶（NBG）鈣鈦礦子電池結合，製備的雙端子AP-TSCs的PCE達28.99%（認證28.81%）。疊層器件在最大功率點運行501小時後，仍保持初始效率的80%。

https://doi.org/10.1002/adma.202504321

本文研究了基於鹵化物鈣鈦礦的串聯太陽能電池，針對單片集成中子電池串聯連接面臨的電流匹配限製問題，探討了並聯連接的可能性，特別是使用帶隙能量相近的吸收層（CH3NH3PbI3（1.59 eV）和PM6:Y6（1.36 eV））。實驗表明，電流相加會導緻串聯開路電壓降低到最低單結電壓。通過模擬和實驗，作者提出了一種通過控製子電池開路電壓來結合不同帶隙吸收層的策略，展示了功率效率達21%的非單片並聯連接架構的串聯太陽能電池，為並聯連接單片串聯電池的效率提升提供了新思路。

https://doi.org/10.1021/acsaem.5c00684

本研究通過在寬禁帶（1.68 eV）鈣鈦礦薄膜上刮塗具有優先平行排列的多功能有機分子（PTU、BTU 和 PTTU），有效管理表面缺陷。DFT 計算和實驗表明，延長烷基鏈長可增強分子在鈣鈦礦表面的平行取向，提升界面電荷提取效率和厚度均勻性。其中，BTU 因烷基鏈長最優，協同修飾效果最佳。相應鈣鈦礦太陽能電池（PSCs）在 0.08875 和 1.0 cm² 活動面積下，最高 PCE 分別達 22.12% 和 20.19%，是刮塗 p-i-n PSCs（Eg≈1.68 eV）的最高 PCE 之一。此外，經 BTU 處理的 PSCs 在未封裝情況下，運行 1600 小時後仍保持初始 PCE 的 95% 以上。10×10 cm² 大面積薄膜均勻性及相應 PSC 性能驗證了該設計的可擴展性。這項工作為設計多功能有機分子以改善薄膜均勻性和電荷傳輸提供了全面策略，為高性能、大面積 PSCs 提供了新途徑。

https://doi.org/10.1002/adfm.202510444

本研究深入探究了在鈣鈦礦太陽能電池（PSCs）中使用天然、低成本、環保的添加劑——糖及其焦糖化衍生物，實現了25.26%（認證25.07%）的創紀錄光電轉換效率（PCE），這是目前使用天然材料作為添加劑的PSCs中的最高值。此外，製備的器件展現出卓越的長期穩定性，在連續光照1000小時後仍保持初始效率的80%以上。雖然精製和重結晶的蔗糖因強氫鍵作用效果不佳，但焦糖化的蔗糖被證實為一種高效添加劑，其在220°C下熱分解形成的H型產物（主要為焦糖素、焦糖酸和焦糖烯）性能優於200°C以下形成的產物。研究發現，添加劑中羥基、羧基和羰基官能團的比例差異是提升光伏性能的原因，其中羰基對PSC性能提升最有利，而羥基則相反。

https://doi.org/10.1002/aenm.202501911

本文通過DFT和MD模擬研究了π末端基團修飾對有機太陽能電池Y系列受體性能的影響。結果表明，噻吩擴展的BTP-C9-ICT雖增強了光吸收和分子內電荷轉移，但對整體性能提升有限。而BTP-eC9因氯誘導的分子間相互作用和增強的長程電子耦合，AD堆疊數量增加，展現出優越性能。實驗表明，BTP-eC9與PM6組合的PCE達到17.8%，其在AD堆疊中表現出較高的電子耦合值，即使在最長的有效距離範圍內也能保持良好的電荷分離效率。研究還發現，BTP-eC9在高效AD堆疊中的數量達到790，遠高於其他材料，且其電子耦合值在四種薄膜中最高，平均值為0.68 eV，這為其高效率提供了有力支撐。研究表明，優化電荷分離過程可能比單純提高電荷遷移率更有助於提升高性能有機半導體的效率。

https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.5c01690

本研究開發了一種全烴類基系統，結合甲苯溶劑和芴（DBP）固體添加劑，用於製備厚度不敏感的高效有機太陽能電池（OSCs）。DBP具有良好的平面性、優異的揮發性和與L8-BO的強相互作用，使得處理後的活性層展現出有序的分子堆積、合適的相分離和增強的電荷傳輸，實現了18.64%的優異光電轉換效率（PCE）。特別是使用D18:BTP-eC9作為活性層時，OSCs在全烴類基系統處理的器件中實現了創紀錄的19.61%的PCE。由於結晶度提高和分層形態優化，這些OSCs展現出高厚度容忍度，即使活性層厚度達300 nm，仍能保持約18%的優異PCE。

https://doi.org/10.1002/adfm.202503096

本文報道了一種基於分子光電器件的激子耦合氧化還原反應的寬光譜、高效率耦合有機太陽能電池。通過預篩選分子材料以匹配氧化還原電位與可見光光伏電壓，利用帶邊激子。結合強給體-受體結構與外部離子極化，在紫外光下實現長壽命超帶隙激子，用於熱激子氧化還原反應；同時加入光熱分子基元，通過光熱激子-光子耦合實現近紅外區能量利用。該電池在全光譜照射下實現了創紀錄的太陽能到電化學儲能效率12.1%，以及在0.93 V下的交換光電流11.2 mA cm⁻²。製造的可擴展（約200 cm²）串聯器件在自然陽光下長期穩定運行，進一步證明了耦合有機太陽能電池作為商業可行系統在實際應用中的潛力。

https://doi.org/10.1021/jacs.5c00662

本研究針對柔性鈣鈦礦太陽能電池（FPSCs）在彎曲過程中功能層承受較大應力導緻的結構失效和效率降低問題展開深入分析。研究發現，常規商業粘合劑因高楊氏模量和低粘附強度，在多次彎曲後難以承受層間剪切應力，導緻粘合劑與電極脫落。為此，研究團隊設計了一種可交聯聚合物——丙烯酸酯異戊二烯橡膠（AIR），其獨特的分子結構賦予了高柔性和低鏈段運動能力。AIR在紫外線照射下可形成超低楊氏模量、高粘附強度的穩定網絡，顯著增強了保護層與FPSCs之間的結合力。實驗表明，應用AIR的NP-FPSCs在4毫米彎曲半徑下經過50000次彎曲循環後，仍能保持初始效率的92.8%，符合IEC 62715-6-3標準，展現出了卓越的機械穩定性。

https://doi.org/10.1002/adma.202501776

本研究針對鈣鈦礦太陽能電池（PSCs）中界面對於載流子收集的重要性，提出了一種雙界面協同調製方法以提升 PSCs 的效率和穩定性。通過底部界面修飾劑 1，4 - 二氨基丁烷（DAB）創造活性位點，助力 1，3 - 雙（3 - 氨丙基） - 1，1，3，3 - 六甲基二矽氧烷（BTS）附著於鈣鈦礦薄膜表面，實現對鈣鈦礦材料本征缺陷的有效鈍化及防止其表面降解。采用這種雙界面協同鈍化策略，本研究取得了 25.92%（認證效率 25.13%）的高效率，並且展現出 T90 壽命超 700 小時的卓越持續運行穩定性。

https://doi.org/10.1021/acsenergylett.5c01081

本研究聚焦鈣鈦礦太陽能電池（PSCs）在建築光伏一體化（BIPV）應用中的難題。通過在雙面鈣鈦礦太陽能電池（BPSCs）的SnO₂/IZO界面引入低損耗超薄金屬（LLUM）層，借助法布裏 - 珀羅（F - P）共振，使1.52 eV的BPSCs覆蓋了60%的sRGB色域。添加4 - 甲基苯乙銨氯化物（4M - P）並采用原位基板加熱結晶策略，使基於LLUM、吸收層厚900 nm的BPSCs在正面照明下達到23.7%的PCE，在0.1和0.2太陽照度的反照率條件下，雙面PCE分別提升至24.9%和27.4%。用IZO電極替代金屬電極後，BPSCs在85℃熱老化1000小時後仍能保持初始效率的87%。這些成果表明基於LLUM的BPSCs有望成為高效、顏色可調且穩定的BIPV選擇。

https://doi.org/10.1002/aenm.202502208

本研究提出了一種基於氟化異丙醇（FIPA）的飽和鈍化（SP）策略，用於改善鈣鈦礦太陽能電池的表面缺陷鈍化，提升效率和穩定性。通過實驗發現，FIPA能降低鈍化劑與鈣鈦礦的反應性，允許使用高濃度鈍化劑並確保完全缺陷鈍化，同時通過溶劑衝洗去除多餘鈍化劑。這種策略對鈍化劑濃度偏差具有高容忍度，適用於多種器件架構和鈣鈦礦組成。實驗結果顯示，SP策略可使n-i-p結構低帶隙鈣鈦礦太陽能電池的光電轉換效率（PCE）達到25.6%，p-i-n結構低帶隙電池效率達26.0%，且在1 cm²的大面積電池中效率可達24.5%。此外，SP策略還增強了器件的重複性和穩定性，通過減少非輻射複合和界面電阻，顯著提高了器件性能。這種方法為鈣鈦礦太陽能電池的大規模生產和商業化提供了重要參考，有助於克服工業製造中的可重複性和產量挑戰。

https://doi.org/10.1038/s41560-025-01791-z

本研究通過優化銻硒硫化物（Sb₂(S,Se)₃）太陽能電池的電荷載流子管理策略，實現了10.70%的認證效率。研究中使用了紋理化氟摻雜錫氧化物（FTO）基底來增強光散射，使平均霧度因子從2.76%提升至17.44%，並采用原子層沉積（ALD）的SnO₂層改善了CdS層的共形沉積和Sb₂(S,Se)₃吸收層的能帶結構，從而提高了電荷傳輸並降低了界面和體相中的電荷複合。此外，未封裝的Sb₂(S,Se)₃器件在最大功率點（MPP）連續追蹤800小時後，仍保持了初始效率的95%，展現出出色的穩定性。該策略還成功應用於1 cm²的太陽能電池，實現了9.27%的高效率，為高性能銻基太陽能電池的大規模製造提供了新的思路。

https://doi.org/10.1038/s41560-025-01792-y

本文綜述了三元 blend 聚合物太陽能電池的研究進展。文章指出，二元 blend 聚合物太陽能電池由於有機材料吸收帶寬較窄，難以覆蓋整個太陽光譜，效率提升受限。三元 blend 聚合物太陽能電池通過引入近紅外光吸收材料，克服了這一局限。研究發現，三元 blend 器件的短路電流密度（JSC）和光電轉換效率（PCE）均有顯著提升。RR-P3HT/PCBM/SiPc6 三元器件的 PCE 較二元器件提升了約 30%，JSC 從 10 mA cm−2 提高到 13 mA cm−2。此外，通過優化染料分子結構，可實現更高的界面選擇性，進一步提升器件性能。三元 blend 聚合物太陽能電池已成為一種有效的新型器件結構，有望在未來實現更高的光電轉換效率。

https://doi.org/10.1038/s41428-025-01064-2

本研究重點介紹了一種名為吡拉西坦的多功能添加劑在鈣鈦礦疊層太陽能電池中的應用。單結鈣鈦礦太陽能電池的認證光電轉換效率（PCE）已達27%，接近理論極限。而該研究中的寬禁帶鈣鈦礦太陽能電池在加入吡拉西坦後，認證PCE達19.7%，開路電壓（VOC）達1.36 V。更突出的是，基於該技術的兩端全鈣鈦礦疊層設備在0.07 cm²和1.02 cm²的面積上分別實現了28.1%和27.3%的認證效率，僅下降0.8%，且在55°C連續運行663小時後，仍能保持90%以上的初始效率。

https://doi.org/10.1038/s41565-025-01946-9

本研究緻力於提升寬禁帶鈣鈦礦太陽能電池（PSCs）的性能與穩定性，這對於發展能夠突破單結光伏器件理論效率極限的疊層太陽能電池具有重要意義。鑒於寬禁帶PSCs中界面非輻射複合這一主要挑戰，研究團隊在p-i-n結構的空穴傳輸層（HTL）和鈣鈦礦之間的埋底界面引入了一種新型有機中間層。該中間層以喹喹唑啉為基礎，采用供體-受體型設計，專為NiOx與寬禁帶鈣鈦礦的界面優化。實驗表明，這種中間層能有效鈍化鈣鈦礦界面缺陷，顯著增強電荷載流子提取效率，大幅降低非輻射複合，並提升鈣鈦礦薄膜質量。同時，由於其高偶極矩特性，器件內建電位得以提高，進一步促進電荷提取。得益於此，PSCs的功率轉換效率（PCE）從17.5%提升至20.0%，且在環境條件下曆經500小時後仍能保持性能穩定。

https://doi.org/10.1002/cssc.202500543