本文針對反式鈣鈦礦太陽能電池（iPSC）改進中關鍵卻極具挑戰的缺陷管理和掩埋界面能級排列問題，開發出可錨定分子 3PATAT，用於優化原子層沉積 (ALD)-NiO 與鈣鈦礦間掩埋界面的薄膜形貌和能級排列。ALD-NiO 技術克服了傳統方法在粗糙基底（如摻氟氧化錫 FTO）上難以均勻塗覆的局限，3PATAT 能分別與 NiO 中鎳離子、鈣鈦礦中鉛離子同步配位，促進界面載流子提取，減少能量損失，實現均衡載流子傳輸。最終，最優 iPSC 在單元尺寸為 0.06、0.25 和 1cm² 時，分別實現 25.1%、23.0% 和 22.1% 的最高功率轉換效率，且 3PATAT 橋接埋界面顯著提升了器件熱穩定性。

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.5c01437?ref=pdf

鑒於鹵化物鈣鈦礦中機械應變（含殘餘應變）的深入了解不完整，且應變效應與其他幹擾因素分離存在挑戰，通過二維 / 三維鈣鈦礦異質結的形成，研究三維鹵化物鈣鈦礦中殘餘拉伸應變的弛豫。二維鈣鈦礦誘導三維鈣鈦礦結構碎裂，促進拉伸應變塑性弛豫，且在隔離外部幹擾後，發現三維鈣鈦礦適度拉伸應變弛豫時能保持高結晶度，還增強了光電特性，提高了光伏器件功率轉換效率。該研究概述了優化光電特性的應變鬆弛條件，推動了鹵化物鈣鈦礦應變工程發展。

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adu3459

在本研究中，設計了四種具有不同給電子/吸電子基團的分子，從而產生了不同的偶極矩和取向，並分析了它們作為表面改性劑應用於鈣鈦礦薄膜時對性能的影響。經（4-（三氟甲基）苯基）碘化甲銨 (PMA-CF3) 處理的鈣鈦礦，其偶極矩最大，取向有序平行，能級與C60最匹配，從而促進了界面處的電子傳輸並阻礙了空穴傳輸。經PMA-CF3處理的冠軍器件表現出最佳性能，功率轉換效率達到26.04%（350 秒最大功率點跟蹤的認證穩態效率為25.62%），並具有優異的儲存和光浸潤穩定性。

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2542435125001904

鑒於寬帶隙鈣鈦礦與 Cu (In,Ga) Se₂薄膜疊層太陽能電池因複合損耗和光熱誘導衰減，能量轉換效率和穩定性不及單結太陽能電池，他們提出使用具有精心設計功能基團的堅固鈍化劑，可抑製鈍化劑脫附，增強對光熱應力的抵抗力，顯著抑製相偏析。寬帶隙鈣鈦礦太陽能電池最高功率轉換效率達 23.5%，在約 50°C、1 個太陽光照射下連續運行 1000 小時性能幾乎無衰減；集成到疊層電池中，穩態功率轉換效率達 27.93%（認證值 27.35%），在約 38°C 環境空氣中穩定運行超 420 小時。

https://www.nature.com/articles/s41560-025-01761-5

針對作為下一代全鈣鈦礦多結太陽能電池重要組成部分的窄帶隙錫鉛混合鈣鈦礦，在工作條件下穩定性差的問題，通過測量熱光複合應力下相位等特性變化，研究其不穩定性潛在機製，發現器件運行中移動離子重新分布影響增強是性能損失主因，且主要衰減模式隨空穴傳輸材料不同而變，歸因於碘空位生成速率變化，該研究為提高其工作穩定性提供了關鍵見解。

https://www.nature.com/articles/s41467-025-58489-9

本文提出了一種低溫順序沉積法，將特製的3-乙基-1-甲基-1H-咪唑-3-鎓二甲基磷酸鹽引入碘化鉛前驅體溶液中，以促進碘化鉛與有機鹽之間的充分反應，降低δ型鈣鈦礦向α型鈣鈦礦轉變的能壘。最終製備出高度結晶、純度高、晶粒尺寸大的α相鈣鈦礦薄膜，有效防止了對埋藏自組裝分子的損傷和多餘碘化鉛的形成，使其開路電壓高達1.21 V，認證效率達到26.0%。封裝後的器件在遵循ISOS-D-3和ISOS-L-2方案後表現出更高的穩定性。

https://www.nature.com/articles/s41467-025-61144-y

本研究設計了一種雙層多功能聚合物緩衝劑，由聚乙烯亞胺(PEI)和2-((2-甲基-3-(2-((2-甲基丁酰)氧基)乙氧基)-3-氧代丙基)硫代)-3-(甲硫基)琥珀酸(PDMEA)組成，插入金屬電極/傳輸層的界面。該緩衝劑通過在金屬層和PDMEA之間形成硫醚-金屬-羧基螯合環來減緩金屬原子的擴散。此外，它通過基於路易斯酸堿反應在PDMEA的羧基和PEI的胺基之間進行原位交聯，促進有效的電子傳輸並抑製界面複合。因此，該設計有效地減少了器件製造和運行過程中不良的金屬/離子相互擴散。采用PEI/PDMEA緩衝層製備的鈣鈦礦太陽能電池實現了經認證的26.46%(0.1 cm²)和24.70%(1.01 cm²)的功率轉換效率 (PCE)，展現出增強的熱穩定性和運行穩定性。期待這種通過交聯具有不同功能聚合物形成雙層聚合物緩衝層的緩衝層設計策略，能夠為高效穩定的鈣鈦礦太陽能電池及其他電子設備提供穩健緩衝層的合理設計。

https://www.nature.com/articles/s41467-025-61294-z

本文揭示了鈣鈦礦相均勻性對於實現高效、機械穩定的具有紋理表面的柔性鈣鈦礦/c-矽異質結單片疊層太陽能電池（PST）的關鍵作用。通過確保較高的相均勻性，促進電荷在紋理化基底上金字塔各面間的轉移，並釋放鈣鈦礦/c-矽界面處的殘餘應力，成功製備出彎曲曲率為0.44 cm-1的柔性PST，經驗證的光電轉換效率高達29.88%（穩態效率29.2%，孔徑面積1.04 cm²），超越了所有其它類型的柔性鈣鈦礦基光伏器件。研究成果有望推動柔性鈣鈦礦/c-矽疊層光伏器件的廣泛應用和商業化。

https://www.nature.com/articles/s41467-025-61081-w

二甲基亞碸（DMSO）常用於提升溶液法製備鈣鈦礦的晶體質量，但其易殘留於薄膜中導緻界面缺陷。本研究引入小分子羥乙基甲基丙烯酸酯（HEMA）替代DMSO，其羥基（−OH）和羰基（−C=O）分別通過氫鍵和配位鍵與甲脒（FA⁺）和Pb²⁺結合，形成穩定的FAI-HEMA-PbI₂複合物，調控鈣鈦礦結晶過程，獲得高結晶度與擇優取向。殘留HEMA通過原位聚合固化，穩定晶體結構並抑製缺陷。基於HEMA的鈣鈦礦太陽能電池（PSC）效率達25.31%，且在1000小時存儲後保持初始效率的90%。此外，HEMA的親水性顯著提升前驅體溶液的耐濕性，即使暴露於空氣中20天的舊溶液仍能維持90%以上效率，大幅拓寬了器件製備的工藝窗口。

https://doi.org/10.1002/adfm.202508262

本研究利用2,5-二氟苯甲酸鈉（2,5-NaDFB）添加劑，通過降低PbI₂層不同凸起角度下的成核能壘差異，延緩鈣鈦礦晶體生長並促進晶粒增大，從而顯著減少大面積鈣鈦礦薄膜的內部孔隙。最終，在環境條件下製備的全紋理矽基底疊層器件（有效面積19.9 cm²）實現了28.28%的高效率，為鈣鈦礦/矽疊層電池的商業化生產提供了新思路。

https://doi.org/10.1002/adma.202501961

鈣鈦礦太陽能電池（PSCs）的性能和穩定性已顯著提升，但在擴大電池面積時保持高功率轉換效率（PCE）和穩定性仍具挑戰性。此外，鈣鈦礦的成核與生長對加工方法高度敏感，增加了大規模生產的複雜性。通過系統研究常見的淬火成核過程，揭示了抽氣速度、溶劑體系和添加劑對真空淬火的影響。通過降低真空淬火溫度調控成核過程，我們拓寬了後處理的時間窗口，從而獲得了高質量的大面積鈣鈦礦薄膜。最終，1.55 eV的微型組件在11.7 cm²孔徑面積下實現了22.69%的PCE（認證值為21.60%），且相應PSC在45°C、1太陽光照下連續運行3,500小時後仍保持初始效率的93%以上。該方法適用於剛性、柔性和曲面基底，展示了其在推動鈣鈦礦太陽能技術規模化應用中的潛力。

https://doi.org/10.1038/s41566-025-01703-3

本研究設計並合成了一種不對稱非富勒烯受體（NFA）P2EH-1V，通過單側共軛π橋將其光學帶隙降至1.27 eV，同時保持了理想的激子解離和納米形貌。瞬態吸收光譜證實了P2EH-1V向給體PM6的高效空穴轉移。基於P2EH-1V的器件在保持電荷生成效率的同時，將非輻射電壓損失降至0.20 eV。有機底電池實現了17.9%的效率，短路電流密度（Jsc）高達28.60 mA cm⁻²。此外，通過最小化界面複合損失，鈣鈦礦頂電池實現了1.37 V的開路電壓（Voc）和85.5%的填充因子（FF）。這些進展使得鈣鈦礦-有機串聯太陽能電池在大於1 cm²的孔徑面積上實現了26.7%的創紀錄效率（認證效率26.4%）。

https://doi.org/10.1038/s41586-025-09181-x

本文探究了不同電子受體官能團對鈣鈦礦層缺陷鈍化及光伏性能的影響。研究發現，CO-BSA和CN-BSA在鈣鈦礦中優先以平行排列方式結合，能夠與兩個相鄰的未配位Pb²⁺缺陷位點形成強配位。同時，CO-BSA具有更優的電子構型，其官能團更高的電子密度使其與未配位Pb²⁺缺陷的雙位點結合更強。此外，引入CO-BSA可促進鈣鈦礦薄膜形成大晶粒、高質量和低缺陷密度。最終，CO-BSA修飾的器件效率達到26.53%（認證效率26.31%），封裝後的電池在空氣中穩態功率輸出（SPO）測試1100小時後仍保持初始效率的96.1%。

https://doi.org/10.1002/adma.202501961

本研究通過給體-受體（D-A）共軛策略設計了一種雙自由基SAMs，顯著提升了空穴傳輸性能。該雙自由基SAMs具有優異的光熱和電化學穩定性，同時通過分子位阻設計實現了組裝均勻性和大面積溶液可加工性。采用先進的掃描電化學細胞顯微鏡-薄層循環伏安法（SECCM-TLCV）技術，精確測定了SAMs的載流子傳輸速率、穩定性及組裝特性。

最終，基於該SAMs的PSCs效率超過26.3%，迷你組件（10.05 cm²）效率達23.6%，鈣鈦礦-矽疊層器件（1 cm²）效率突破34.2%，且在45°C下連續工作2000小時後仍保持97%以上的初始效率。

https://www.science.org/doi/10.1126/science.adv4551

本研究提出了一種新型有機分子DL-乙硫氨酸（DLEO）作為SnO₂與鈣鈦礦之間的分子橋。DLEO在極性溶劑中幾乎不溶，能有效錨定界面，通過其氨基（—NH₂）、羧基（—COOH）和乙硫基（—S—）官能團鈍化SnO₂的氧空位缺陷（V₀）和鈣鈦礦的未配位Pb²⁺，同時優化能級排列並促進電荷傳輸。優化後的PSCs實現了25.08%的功率轉換效率（PCE），並在最大功率點（MPP）連續工作400小時後仍保持98%的初始效率。該策略為鈣鈦礦光伏器件的界面工程提供了可擴展的解決方案。

https://doi.org/10.1002/adfm.202501850

本研究通過時間和頻率域測量技術，首次建立了鈣鈦礦太陽能電池（PSCs）電荷傳輸特性與穩定性之間的直接關聯。研究發現，更快的載流子提取速率和降低的非輻射複合是穩定性的關鍵指標，可有效抑製電荷積累和缺陷形成。通過對比二維鈣鈦礦模板化甲脒鉛碘（2D-FAPI）與傳統氯化甲銨穩定FAPI（MACI-FAPI）器件，證實晶格工程優化的2D-FAPI具有更高效的電荷提取路徑（傳輸時間縮短3倍至110 ns）和更低的界面複合速度（0.5 cm/s，媲美晶矽技術）。在持續紫外光照下，2D-FAPI器件性能保持率高達92%，遠超MACI-FAPI的82%。該研究為評估鈣鈦礦電池本征穩定性提供了多參數動態分析框架。

https://doi.org/10.1002/aenm.202502346

本研究采用三苯基氧化膦（TPPO）作為錨定配體，通過鈍化埋底界面並抑製離子傳輸，成功製備出無甲基銨（MA-free）鈣鈦礦太陽能電池。該電池實現了26.01%的認證效率，開路電壓達1.23 V，並在連續運行1200小時後仍保持初始性能的90%。這一策略有效解決了電壓損失和長期運行穩定性問題，為商業化鈣鈦礦光伏技術提供了可擴展的解決方案。

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2025/ee/d5ee03162a

本研究提出了一種新型“分散組裝單分子層”（IAMs）策略，通過設計具有相似骨架但不同給體-受體強度的分散分子（NNN和NSN系列），有效抑製了傳統自組裝單分子層（SAMs）的膠束形成。其中，高偶極矩的NSN-BO分子（6.46 D）顯著降低了界面能壘，使PM6:Y6有機太陽能電池（OSC）效率從16.46%提升至18.04%，鈣鈦礦太陽能電池（PSC）效率從23.84%突破至25.01%。短側鏈變體NSN-C4和NSN-IB也表現出接近的性能（OSC: 19.01%/PSC: 24.95%），證實分子骨架設計比側鏈修飾更關鍵。飛秒瞬態吸收光譜揭示IAMs通過促進電荷提取、抑製複合和優化薄膜形貌實現性能提升，同時器件環境與熱穩定性顯著增強。這一策略為高效穩定的太陽能電池提供了普適性界面工程方案。

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.5c05341

本研究系統性地設計了一系列具有相似分子構型但不同HOMO能級的寡聚物給體——SBDD、SBDD-F、SBDT-F和SBDT-Cl。研究發現，這些寡聚物的HOMO能級對三元OSCs的VOC影響微乎其微，而其與受體的優異兼容性在提升VOC中起到了關鍵作用。這些寡聚物有效抑製了受體的過度聚集，實現了聚集誘導猝滅抑製（ACQS），增強了外量子電緻發光效率（EQEEL），並降低了非輻射複合能量損失。同時，寡聚物優化了共混膜的形貌，從而提高了填充因子（FF）和器件性能。值得注意的是，基於SBDT-F和SBDT-Cl的三元OSCs分別實現了19.8%和20.1%（認證效率19.76%）的卓越功率轉換效率（PCE），FF分別達到80.9%和80.7%。本研究闡明了第三組分能級對三元OSCs中VOC的非典型作用，為未來OSCs設計提供了寶貴指導。

https://doi.org/10.1002/adma.202501428

本研究通過構建2D/3D鈣鈦礦異質結，探究了三維（3D）鹵化物鈣鈦礦中殘餘拉伸應變的弛豫機製。研究發現，2D鈣鈦礦通過誘導3D鈣鈦礦的結構碎片化，促進了拉伸應變的塑性弛豫。通過排除晶相幹擾和激子相關光學擾動，我們觀察到適度的拉伸應變弛豫可保持3D鈣鈦礦的高結晶度，從而顯著拓寬帶間吸收、延長載流子壽命，最終將光伏器件的最高功率轉換效率（PCE）提升至25.2%。這一成果為優化鹵化物鈣鈦礦的光電性能提供了應變調控的新策略。

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adu3459

本研究創新性地利用模塊化互連的劃線區域，通過矽烷接枝聚烯烴封裝材料與玻璃及透明導電氧化物（TCO）形成強共價鍵，實現鈣鈦礦組件的外在強化。實驗表明，填充矽烷封裝劑的偽組件斷裂能（Gc）從無劃線時的0.27 J·m⁻²提升至5.97 J·m⁻²（劃線面積僅占2.2%），增強超20倍。該封裝方案在250次IEC 61215熱循環測試後仍保持穩定粘附，機械性能媲美商用晶矽（c-Si）和碲化鎘（CdTe）組件，且僅損失5%有效面積。這一與現有產線兼容的策略，為鈣鈦礦組件的機械完整性挑戰提供了普適性解決方案。

https://doi.org/10.1002/aenm.202501322

本研究通過真空腔室內共蒸發CsBr和PbI₂，結合150°C溫和退火，成功製備了化學計量平衡的CsPbI₂Br薄膜。相較於傳統高溫退火或多源沉積方法，該策略通過優化沉積時的基底溫度，顯著提升了薄膜結晶性和相穩定性。此外，采用苯乙基氯化銨（PEACI）鈍化鈣鈦礦薄膜表面，有效減少缺陷並抑製非輻射複合，最終在倒置（p-i-n）結構中實現了13.21%的光電轉換效率（PCE）。封裝器件在1倍太陽光持續照射450小時後仍保持80%的初始效率，凸顯了共蒸發與表面鈍化策略對提升CsPbI₂Br電池穩定性和效率的潛力，為其在疊層太陽能電池中的應用鋪平道路。

https://doi.org/10.1002/adfm.202502970

本文報道了一種用6-8個巰基（-SH）設計的多功能環糊精衍生物（MCD）添加劑，該添加劑通過原位結晶調節和離子均化同步解決了這些挑戰，同時通過其還原能力抑製Sn2+的氧化，並通過動態硫-金屬配位鍵對Pb2+/Sn2+離子的雙螯合調節結晶動力學。理論和實驗分析表明，這種雙功能機製減緩了成核過程中的離子遷移，使高質量NBG PVK薄膜的生長具有抑製的缺陷密度和均勻的Pb/Sn分布。這種均勻化源於MCD的多齒硫醇配位，它與Pb2+/Sn2+形成動態螯合網絡，調節離子釋放速率並抑製局部過飽和。環狀低聚糖骨架進一步施加空間限製，抑製離子聚集和無序成核。因此，優化的NBG PVK太陽能電池實現了22.3%的功率轉換效率，同時抑製了非輻射損失，27.9%的全PVK串聯太陽能電池在1320小時內具有極高的長期穩定性。

https://doi.org/10.1002/aenm.202502835

本研究通過協同三元共聚和利用不同苯並噻二唑（BT）單元的側鏈優化，開發了三種低成本的PTQ衍生物供體PTQ17、PTQ18和PTQ19，以微調分子自組裝形態。PTQ17含有二氟化BT，表現出最緊密的π-π堆積和最強的分子結晶度，導緻活性層中分子過度聚集和相分離形態。相比之下，含有二烷氧基取代BT的PTQ19具有最弱的分子結晶度，導緻活性層中最差的長程有序分子堆積和最小的相疇。PTQ18含有單氟化和單烷氧基取代的BT，具有適中的分子結晶度和與受體的最佳相容性，從而產生了具有理想疇尺寸和相分離特征的活性層微觀形態。結果，基於PTQ18的二元OSC實現了19.68%的效率；進一步優化的能級排列使基於PTQ18的三元器件PCE提高了20.06%。

https://doi.org/10.1002/adma.202503325

該文章研究了鈣鈦礦-有機疊層太陽能電池，旨在解決窄帶隙有機子電池中近紅外光電流不足的問題。文章的創新點在於設計並合成了非富勒烯受體 P2EH-1V，通過在中心稠環單元和端基之間引入不對稱的共軛 π-橋，將光學帶隙降低至 1.27 eV，同時保持理想的激子解離和納米形貌。此外，文章還開發了一種自組裝單分子層 Br-Ph-4PACz，通過引入溴代苯基取代哢唑上的甲基，有效降低了功函數和 HOMO 能級，改善了寬帶隙鈣鈦礦與 SAM 的能級匹配。這些創新使得鈣鈦礦-有機疊層太陽能電池實現了 26.7% 的認證效率，超越了單結鈣鈦礦太陽能電池和其他鈣鈦礦薄膜疊層電池，並展現出良好的長期穩定性。

https://doi.org/10.1038/s41586-025-09181-x