基於結構設計的共軛磷酸分子實現PbI₂缺陷調控與性能增強
本研究提出一種結構導向的共軛磷酸類分子添加劑工程策略，通過對比設計共軛型4-ABzPA與非共軛2-AEPA，系統揭示了共軛骨架在鈣鈦礦缺陷鈍化與能級調控中的核心作用。研究表明，4-ABzPA具有顯著的π電子離域能力，其P=O基團可與未配位Pb2+形成更強配位，NH2基團亦能高效鈍化鹵素空位，從而實現對能級缺陷的協同鈍化。此外，該分子還能優化能級排列，提升鈣鈦礦薄膜結晶質量與載流子輸運性能。最終，基於4-ABzPA構建的p-i-n型器件實現了24.01%的光電轉換效率，並在1600小時老化測試後仍保持93%的初始效率，展現出優異的長期穩定性。
https://doi.org/10.1021/acsami.5c09196
新記錄！雙組分協同策略實現效率21%的有機太陽能電池
陰極界面層（CIL）對有機太陽能電池（OSCs）的性能至關重要，但現有CIL材料常受限於導電性不足、高複合率和形貌不均等問題。本研究通過無機-有機雜化策略，開發了一種新型CIL材料AZnO-F3N，將二維非晶氧化鋅（2D A-ZnO）與有機材料PNDIT-F3N結合，顯著提升了界面質量。該設計通過雙組分協同作用，降低了界面缺陷、增強了導電性並改善了薄膜均勻性。基於D18:L8-BO活性層的二元OSCs效率達到20.6%，引入第三組分BTP-eC9後進一步提升至21.0%（認證效率20.8%）。此外，AZnO-F3N在厚膜、柔性器件及多種活性層體系中均表現出優異性能，為OSCs的大規模應用提供了新思路。
https://doi.org/10.1038/s41563-025-02305-8
本文提出了一種通過同步鹵素相變策略製備均勻鹵素相鈣鈦礦薄膜的方法。通過將1,3-二甲基-2-咪唑啉酮（DMI）引入鈣鈦礦前驅體溶液，利用其與鹵化鉛（PbX₂）更強的結合能，在旋塗階段形成穩定的DMI-PbX₂加合物中間相，並在退火階段同步轉化為均勻鹵素相鈣鈦礦薄膜。得益於高效的載流子提取和抑製的載流子複合，1.76 eV帶隙的PSCs實現了21.42%的功率轉換效率（PCE，認證效率21.18%），是目前帶隙大於1.74 eV器件的最高紀錄。基於半透明WBG PSCs的高透光率，四端全鈣鈦礦疊層電池的PCE達到29.66%。
https://doi.org/10.1002/adma.202505694
雙脒基介導的多重氫鍵D-J鈣鈦礦實現定向結晶，助力高效倒置FAPbI₃電池及組件
本文首次采用雙脒基間隔物苯二脒（PhDFA）製備了高效穩定的無MA/Br的DJ型2D/3D FAPbI₃基PSCs。PhDFA通過雙脒基與[PbI₆]⁴⁻形成多重氫鍵，抑製中間相並促進δ→α相定向結晶。優化的器件在0.10 cm²和1.01 cm²面積上分別實現了26.10%（認證25.72%）和24.81%的效率，創下DJ型2D/3D PSCs的最高紀錄。未封裝的器件在環境條件（RH=30-40%）下T₈₆超過8000小時，在60°C運行穩定性測試中T₉₈超過1220小時。此外，PhDFA基太陽能組件（642 cm²活性面積）效率達18.20%。
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2025/ee/d5ee01101a
局域鉛螯合絕緣體底接觸層助力高效穩定p-i-n鈣鈦礦太陽能電池
本研究通過在PTAA HTL上引入超薄聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）局域接觸層，填補其針孔並螯合未配位Pb²⁺，顯著減少了鈣鈦礦近HTL區的非晶區域並鈍化了界面缺陷。瞬態反射光譜顯示，該絕緣層不影響電荷傳輸與收集效率。PMMA還能誘導鈣鈦礦（111）晶面擇優生長，釋放晶格應變。此外，PMMA的深HOMO能級可抑製I₂向PTAA滲透及其副反應。基於FA₀.₉₀Cs₀.₁₀PbI₂.₈₃Br₀.₁₇的PSCs實現了22.6%的光電轉換效率（PCE），且穩定性顯著提升（光氧穩定性T₈₀提高5倍，光熱穩定性提升4倍）。
https://doi.org/10.1002/advs.202509816
本文通過晶格匹配的優勢，立方相CsPbI₃能夠在FAPbI₃表面自發形成，並與底層黑相FAPbI₃實現相互穩定。結合銨鹽界面修飾，CsPbI₃中間層有效抑製了堆疊鈣鈦礦層之間的離子（FA⁺和F-PEA⁺）擴散。基於FAPbI₃/CsPbI₃雙層結構的器件實現了27.17%的認證反向掃描功率轉換效率（PCE），並保持了26.62%的穩定功率輸出效率。值得注意的是，在1500小時濕熱測試（85°C/85% RH）後，電池仍保持初始效率的93.5%，在85°C連續光照下運行1185小時後仍保持最大PCE的94.2%，線性外推的T₉₀壽命達到2352小時。
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2667141725000795
雙功能配體介導的雙位點鈍化實現效率超過26%的高性能鈣鈦礦太陽能電池
本文引入一種同時含路易斯堿基團（C=O）和質子給體基團（−OH）的雙功能配體N-羥甲基琥珀酰亞胺（NHMS），通過理論計算與實驗證實其能協同鈍化未配位Pb²⁺（C=O配位）和I⁻/FA⁺（−OH氫鍵），顯著降低體相與界面缺陷密度。NHMS還促進鈣鈦礦定向結晶，抑製PbI₂分解，使晶粒尺寸從564 nm增至1349 nm。基於NHMS的倒置結構鈣鈦礦太陽能電池（PSC）實現了26.51%的冠軍效率（認證26.35%），1 cm²大面積器件效率達25.15%。封裝器件在最大功率點追蹤1100小時後仍保持95%的初始效率，展現出卓越的穩定性。
https://doi.org/10.1002/adfm.202510458
通過抑製八面體籠選擇性接觸中的分子間聚集實現高效鈣鈦礦太陽能電池
本文提出了一種新方法，將新型p型小分子（DAPA）與鈣鈦礦薄膜共沉積。DAPA分子中的C-C偶聯能夠與鈣鈦礦和基底形成強多錨定相互作用，增強界面電荷傳輸並抑製鈣鈦礦層缺陷形成。此外，C-C偶聯引入的空間位阻形成扭曲分子構象，有效防止分子聚集，延長溶液加工時間並提高器件重現性。基於DAPA的器件在小面積電池中實現了26.72%的認證功率轉換效率（PCE）和26.14%的認證最大功率點跟蹤（MPPT）效率；在有效面積為10.86 cm²的微型組件中，PCE達到23.37%，MPPT效率為22.66%。器件在最大功率點連續運行2500小時後仍保持初始效率的97.2%以上。
https://doi.org/10.1038/s41566-025-01725-x
本研究通過系統研究20種鈣鈦礦/有機傳輸材料埋底界面，首次揭示該現象源於不同基底誘導的鈣鈦礦表面終止結構（Cs-Br或Pb-Br終止）比例差異。實驗與理論計算表明：電子傳輸材料（ETM）基底傾向於形成Cs-Br終止，產生指向界面的偶極並降低鈣鈦礦功函數；空穴傳輸材料（HTM）基底則形成混合終止，導緻真空能級對齊。基於此，團隊提出通過調控終止結構比例來主動設計界面能級排列的新策略，為鈣鈦礦光電器件性能優化開辟新路徑。
https://doi.org/10.1002/adma.202506747
單片鈣鈦礦/鈣鈦礦/矽三結太陽能電池：基礎、進展與前景
晶體矽（c-Si）太陽能電池雖主導光伏市場，但其功率轉換效率（PCE）已接近理論極限（29.4%），需通過多結技術實現更高性能。其中，鈣鈦礦/矽基多結太陽能電池因其可調帶隙、優異的光電性能和低成本製造成為理想選擇。近期，鈣鈦礦/矽雙結太陽能電池（PSDJSCs）的PCE已達34.85%，超越其他雙結技術。在此基礎上，鈣鈦礦/鈣鈦礦/矽三結太陽能電池（PSTJSCs）展現出更高潛力，因其在效率極限與器件複雜性間取得平衡。本文全面分析了PSTJSCs的基礎原理、技術裏程碑及當前挑戰（如電流失配、開路電壓損失、相分離和穩定性問題），並探討了解決策略與未來方向，旨在推動其實用化進程。
https://doi.org/10.1007/s40820-025-01836-8
噻吩拓展的自組裝單分子層實現效率接近20.8%的有機太陽能電池
本研究通過非稠環噻吩拓展策略，設計合成了兩個新型分子2PAThCz和4PAThCz。非稠環噻吩的引入可以改變SAM的分子堆積行為，促進更緻密的π-π堆疊，從而實現更大的偶極矩。此外，延長連接基團的烷基鏈長度，有利於改善分子的溶解性，抑製過度聚集，提高單層分子排列的有序性。
https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202502485
本研究設計了一種多功能小分子鈍化劑S-(2-氨乙基)異硫脲溴化氫（SPD），通過其氨基（AG）和硫羰基（TG）與鈣鈦礦表面未配位Pb²⁺的強配位作用實現化學鈍化，同時利用分子高偶極矩特性調控界面電場分布，抑製載流子複合。SPD修飾的倒置無機PSCs實現了21.15%的冠軍效率（開路電壓1.268 V，電壓損失僅452 mV），並在未封裝條件下表現出優異的穩定性：65°C熱老化600小時後效率保持82.13%，連續光照200小時後保持92.54%初始效率。
https://doi.org/10.1002/aenm.202503133
鈣鈦礦太陽能電池（PSCs）的功率轉換效率（PCE）已突破27%，但其穩定性問題仍是商業化進程中的主要障礙。晶格應變調控被證明是解決穩定性問題的有效手段，因為缺陷的形成和結構穩定性對晶格應變高度敏感。盡管已有多種界面管理策略被開發並驗證有效，但多數研究缺乏對基礎機製的深入理解。本綜述從原子尺度到體相尺度系統分析了鈣鈦礦薄膜中晶格應變的起源，並總結了調控應變的材料和方法。最後，文章探討了應變調控對器件性能的協同效應，為未來研究提供了可行性見解。
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2025/cs/d5cs00480b
環境友好型柔性鈣鈦礦太陽能電池：提升熱擴散性並抑製鉛泄漏
本研究通過引入聚丙烯酸接枝氧化石墨烯（GO-PAA）納米複合材料，成功製備出高性能的f-PSCs。GO-PAA因其高熱擴散性和與鈣鈦礦組分的強相互作用，能夠促進均勻鈣鈦礦晶體的形成，減少晶格應變並增強晶間連接。此外，GO-PAA的優異機械性能降低了鈣鈦礦薄膜的楊氏模量，顯著提升了抗彎曲性能。同時，GO-PAA能有效阻止鉛離子泄漏，通過提高水滲透能壘和吸附泄漏的Pb²⁺，避免環境汙染。最終，該f-PSCs實現了24.2%的冠軍效率、1.436 W/g的功率重量比以及出色的機械穩定性。
https://doi.org/10.1002/aenm.202501673
晶體矽（c-Si）太陽能電池雖主導光伏市場，但其功率轉換效率（PCE）已接近理論極限（29.4%），需通過多結技術實現更高性能。其中，鈣鈦礦/矽基多結太陽能電池因其可調帶隙、優異的光電性能和低成本製造成為理想選擇。近期，鈣鈦礦/矽雙結太陽能電池（PSDJSCs）的PCE已達34.85%，超越其他雙結技術。在此基礎上，鈣鈦礦/鈣鈦礦/矽三結太陽能電池（PSTJSCs）展現出更高潛力，因其在效率極限與器件複雜性間取得平衡。本文全面分析了PSTJSCs的基礎原理、技術裏程碑及當前挑戰（如電流失配、開路電壓損失、相分離和穩定性問題），並探討了解決策略與未來方向，旨在推動其實用化進程。
https://doi.org/10.1007/s40820-025-01836-8
本研究通過調整鹵化物成分，探索了不含DMSO的錫基鈣鈦礦FASnI3–xBrx的IPV性能。值得注意的是，X射線光電子能譜證實沒有Sn4+的蹤跡，凸顯了去除DMSO的關鍵作用。在1000 lx室內光照下，功率轉換效率(PCE)隨著Br含量的增加而增加，在未添加任何還原劑的情況下，FASnI2Br的功率轉換效率(PCE)最高可達11.1%。值得注意的是，經過六個月的儲存，其室內 PCE仍高達11.9%，證明了無DMSO處理工藝對錫鈣鈦礦固有穩定性的有效性。這些發現為開發用於可持續能源應用和物聯網設備的高性能無鉛鈣鈦礦材料提供了重要見解。
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.5c01581?ref=pdf
多功能吩噻嗪基自組裝單層作為高效寬帶隙鈣鈦礦太陽能電池的空穴選擇性接觸
本文提出了一種新型多功能分子[4-(2-氰基-10H-吩噻嗪-10-基)丁基]膦酸(CN-4PAPT)，旨在解決這些挑戰。CN-4PAPT是一種能級排列良好的優質空穴傳輸材料，同時也是一種鈍化劑，可以同時減少界面缺陷。此外，氰基(−CN)官能團的引入增強了分子的偶極矩，並增強了分子與鈣鈦礦和透明導電氧化物基底的結合作用，從而有助於提高器件穩定性。將CN-4PAPT集成到寬帶隙鈣鈦礦太陽能電池（1.67 eV）中，可獲得22.66%的認證功率轉換效率。在單太陽光照下進行500小時的最大功率點跟蹤後，該器件仍保持了95%以上的初始效率。
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.5c02152
本文概述了疊層器件中寬帶隙（WBG）鈣鈦礦子電池所用傳統空穴傳輸材料的局限性。隨後，簡要總結了鈣鈦礦/矽疊層太陽能電池（PS-TSC）的發展曆程，並重點介紹了其中的裏程碑式突破。最後，重點討論並評述了自組裝單分子層（SAM）在鈣鈦礦/矽疊層中的應用及其挑戰。希望本文能夠幫助研究人員更清晰地理解近期基於鈣鈦礦/矽疊層的研究成果，並在未來激發更多有意義的工作。
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/inf2.70050
添加劑工程是溶液工藝中實現高質量、無缺陷鈣鈦礦薄膜的有效策略。本研究為了探究添加劑的作用及其與前驅體的化學相互作用，對兩種不同的添加劑—4-羥基苯磺酰胺（4HBSA）和4-氨基苯酚（4AP）進行了研究。帶有磺酰基的4HBSA與PbI2相互作用良好，而不含磺酰基的4AP與PbI2的相互作用則微乎其微。這種強烈的4HBSA-PbI2相互作用產生了無針孔、無缺陷的鈣鈦礦薄膜，減少了缺陷介導的陷阱，而4AP則增加了陷阱。因此，4HBSA使功率轉換效率（PCE）從23.52%提高到25.04%，而4AP則使效率顯著下降至18.66%。此外，1太陽光照穩定性測試表明，4HBSA處理的器件在約1600小時後仍保持初始最大效率的97.5%，而4AP處理的器件在約850小時後僅保留54.2%。這項工作強調了通過添加劑控製前驅體溶液中PbI2對於無缺陷、高質量鈣鈦礦薄膜的重要性。
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.5c01854
增強錨用於可擴展自組裝單層可實現高性能鈣鈦礦太陽能模組
本文采用布朗斯台德酸預處理並結合硝酸根陰離子占據NiOx上的活性位點來抑製傳統的向下磷酸鹽錨定並建立向上磷酸鹽錨定(UPA)配置，其中SAMs不僅錨定在鈣鈦礦層上，還錨定在NiOx表面，有效地橋接界面之間的空穴傳輸。這種UPA配置表現出增強的界面粘附力和改善的能帶排列，同時也增加了表面能，從而促進鈣鈦礦結晶並有助於應力釋放。因此，冠軍鈣鈦礦太陽能電池實現了令人印象深刻的25.9%的能量轉換效率和出色的穩定性。此外，該結構增強了SAMs在大面積鈣鈦礦組件中的適用性，使156×156 mm²的組件效率達到22.05%。該研究不僅推動了SAMs在鈣鈦礦光伏商業化中的應用，也激發了對SAM錨定結構與界面性質之間關系的進一步研究。
https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202502000
偏壓等離子體處理的氧化鎳，用於高效鈣鈦礦/矽疊層太陽能電池
該文章研究了鎳氧化物 (NiOx) 作為鈣鈦礦太陽能電池 (PSCs) 和鈣鈦礦/矽疊層太陽能電池 (TSCs) 空穴傳輸層 (HTL) 的性能。傳統的溶液法製備 NiOx 存在均勻性差、可擴展性低等問題，而磁控濺射法製備的 NiOx 雖然具有高穩定性、低成本等優點，但其表面缺陷和能帶排列不理想限製了器件性能。為了解決這些問題，文章提出了原位偏置等離子體處理 (BPT) 技術，通過等離子體刻蝕和化學修飾，有效地改善了 NiOx 表面的形貌和化學組成，降低了界面缺陷，優化了能帶排列，並促進了鈣鈦礦的結晶。最終，BPT-NiOx 實現了寬禁帶 PSCs 21.8% 的效率，以及 TSCs 32.1% 的效率，並展現出優異的操作穩定性。
https://doi.org/10.1002/adma.202504581
通過調控聚集結構來延長激子擴散長度，使二元有機光伏器件的認證效率接近 20%
本文創新性地通過調控聚合物給體PM6的分子量，優化其溶液聚集結構，進而改善活性層形貌和器件性能。研究發現，中等分子量的PM6具有最佳的聚集行為，形成的薄膜具有較長的激子擴散長度和理想的垂直相分離結構，促進了激子解離和電荷傳輸。基於此，製備的柔性器件實現了18.01%的光電轉換效率，並展現出優異的機械穩定性。此外，基於環保溶劑體系的剛性器件也達到了20%的光電轉換效率，並成功製備了23.60 cm2的大面積模塊器件，展現出良好的可擴展性。這項研究為提高柔性有機光伏器件的性能和機械穩定性提供了新的思路。
https://doi.org/10.1002/anie.202509516
