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9月【第二周】光伏方向文獻速覽

作者:東譜科技 瀏覽: 發表時間:2025-09-12 11:01:33



01

混合鹵化物鈣鈦礦中離子遷移誘導相變的原子尺度機製

本研究發現CsPbBClr2在電子束輻照和加熱條件下發生正交相到立方相的轉變,與純鈣鈦礦不同,混合鹵化物鈣鈦礦的這一轉變過程不僅涉及八面體畸變,還伴隨鹵族離子的遷移。鹵族離子在晶體中從初始的不均勻分布轉變為均勻排列。此外,相變過程中八面體畸變角從7.7°降至1.0°,Br-Br鍵長從0.612 nm縮短至0.598 nm。基於第一性原理計算發現相變後鹵族離子的遷移勢壘從0.32 eV增至0.41 eV,具有更好的穩定性。這些發現為理解鹵化物鈣鈦礦中相變與離子遷移的機製提供了原子尺度的見解,也為通過相變工程開發高性能鈣鈦礦光電子器件提供了潛在策略。

https://doi.org/10.1063/5.0289365


02

中間組分工程實現鹵化物均勻分布用於高效鈣鈦礦/矽疊層太陽能電池

本文提出了一種中間成分工程(ICE)策略,用氯化鉛(PbCl2)和甲基溴化銨(MABr)代替溴化鉛 (PbBr2)。該方法形成了一個亞穩態二維中間相A2PbIxBr3–xCl(A包括 FA、MA、Cs,0

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.5c01452


03

揭示從單個鈣鈦礦納米晶體到染料的面控能量轉移

溶液相系綜研究表明,在不顯著改變其表面積的情況下,將CsPbBr3鈣鈦礦納米晶體的刻面數量從6個增加到12個和26個,可顯著提高鈦礦納米晶體-染料組裝體中的能量轉移(ET)效率。這種增強源於富含刻面的鈦礦納米晶體中染料的結合力更強,這得到了熒光相關光譜(FCS)的支持。然而,單粒子ET測量表明,在不同刻面數的鈦礦納米晶體中,每種染料的ET效率相當。這種轉移受Dexter機製控製,具有強錨定基團的染料可以穿透配體殼並直接結合到NC表面,從而消除了共振ET中通常需要的光譜重疊。進一步研究表明,額外刻面的鈦礦納米晶體具有更高的結合親和力,從而能夠更有效地提取載流子。總的來說,這些發現強調了面工程作為一種多功能策略,可以調節界面相互作用並提高從光催化到傳感和光收集等應用的性能。

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.5c02169


04
鈣鈦礦太陽能電池中的離子損失和增益:對效率和穩定性的影響

本研究將利用漂移擴散模擬,討論當預處理電壓與離子空間電荷消失的電壓不匹配時,移動離子密度如何影響通過快速 J-V 掃描獲得的 PCE。根據器件特性,這種不匹配可能會因移動離子而導緻相對性能提升,並導緻對離子損失的估計過高。考慮離子密度和競爭複合途徑之間的相互作用對於 PSC 的損失和退化分析至關重要。

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.5c02435


05

銻摻雜氧化錫/石墨複合對電極用於增強空穴收集的無空穴傳輸層可印刷介觀鈣鈦礦太陽能電池

本研究開發了一種複合電極,將銻摻雜氧化錫(ATO)納米粒子與石墨片結合,用於無空穴傳輸層、完全可印刷的介觀鈣鈦礦太陽能電池(p-MPSC)。ATO的高本征功函數(5.48eV)將電極的功函數從5.00 eV提升至 5.15 eV,從而在鈣鈦礦/電極界面實現了最佳能級排列。此外,ATO憑借其良好的潤濕性增強了界面接觸,同時表現出優異的熱穩定性以及與鹵化物鈣鈦礦的化學相容性。這些協同增強技術在改善空穴收集的同時,最大限度地降低了p-MPSC中的效率損失,使其最大功率轉換效率達到20.5%。此外,采用複合電極的封裝器件在55±5°C、一個太陽光照下連續運行3000小時後,仍能保持其初始效率的92%,這凸顯了複合電極作為鈣鈦礦光伏高性能材料的巨大潛力。

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894725090412


06

多樣化鈣鈦礦太陽能電池:進展、挑戰和前景

本綜述突破了這一局限性,系統地概述了太陽能電池中使用的所有鈣鈦礦類別,並根據不同的標準進行分類,包括成分(有機-無機雜化鈣鈦礦、全無機鈣鈦礦、無鉛鈣鈦礦和無金屬鈣鈦礦)、維度(三維和低維類鈣鈦礦)和結晶度(多晶薄膜和單晶鈣鈦礦)。本文重點介紹了各類鈣鈦礦太陽能電池的最新進展和未來前景,旨在為鈣鈦礦太陽能電池的技術創新和產業可行性構建完整的發展路線圖。

https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202512221


07

非揮發性固態4-(n-哢唑基)吡啶添加劑用於鈣鈦礦太陽能電池具有改善的熱穩定性和運行穩定性

本文介紹了一種非揮發性的固態替代品-4-(n-哢唑基)吡啶(4CP) -它可以穩定鋰離子並促進鋰二(三氟甲烷磺酰基)亞胺配合物的形成。含有4CP的鈣鈦礦太陽能電池實現了26.2%的功率轉換效率(25.8%的認證),並在最大功率點跟蹤下保持80%的初始性能超過3,000小時。未封裝的器件在- 80°C和80°C之間,以及65°C和85°C的連續暴露下,經過200次熱衝擊循環後,仍能保持90%的初始效率。采用4CP有助於提高正式鈣鈦礦太陽能電池的穩定性。

https://www.nature.com/articles/s41560-025-01864-z


08
金屬氧化物/鈣鈦礦接觸均勻化的通用策略用於在環境空氣中製造高效太陽能電池和組件

本文報道了一種通用策略,使用肼添加劑通過與鈣鈦礦前體競爭性配合來有效抑製dmso基加合物,同時通過路易斯酸堿相互作用和氫鍵與MO和PVK強結合。這些相互作用促進了MO/PVK界面上殘餘DMSO的去除,從而產生高質量的鈣鈦礦膜,在環境空氣的寬濕度範圍內具有均勻的MO/PVK接觸,並且雙面鈍化有效地抑製了界面複合損失。因此,性能最好的鈣鈦礦太陽能電池在基於SnO2的正式器件和基於NiOx的反式器件中分別提供了25.07%和24.75%的功率轉換效率,比參考器件提高了約15%。值得注意的是,這種均質化的MO/PVK接觸無需額外的界面處理,使其非常適合可擴展的器件製造,如微型鈣鈦礦太陽能組件(PSM, 4.6 cm × 4.6 cm)的效率為22.65%(正式)和21.73%(反式)所示。該器件在最大功率點跟蹤(MPPT)下也表現出優異的運行穩定性,並在iso協議下增強了對光、熱、濕應力的抵抗能力。此外,該策略與刮塗技術具有良好的兼容性,突出了其在大面積鈣鈦礦太陽能組件生產中的強大潛力。

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2025/ee/d5ee04601g


09

一文了解鈣鈦礦太陽能電池中Spiro-OMeTAD基空穴傳輸層的本征與非本征穩定性決定因素

本綜述從機理角度系統闡述了Spiro-OMeTAD基空穴傳輸層中摻雜劑誘導的不穩定性,揭示了其在工作應力下性能損失的物理化學根源。文章重點介紹了近年來在摻雜劑設計、添加劑工程和後氧化非依賴性摻雜策略方面的進展,旨在規避傳統體系的固有缺陷。強調了摻雜配方、電荷傳輸動力學與環境耐受性之間的相互依賴關系。通過整合先進表征與分子水平設計的見解,提出了下一代摻雜體系與HTM結構的理性設計準則,以實現高效率與長期穩定性的統一。本綜述為發展穩健且具商業可行性的鈣鈦礦光伏技術提供了前瞻性框架。

https://doi.org/10.1002/adma.202513270


10

26.64%效率+1000小時98.5%穩定性!高效穩定的無預沉積空穴傳輸層倒置鈣鈦礦太陽能電池

本文提出一種分子雜化橋接策略,將新型小分子(2-氨基噻唑-4-基)乙酸(ATAA)與常用SAM分子DMAcPA共同引入鈣鈦礦前驅體中,協同優化埋底界面。組成分析表明,兩種分子均能有效遷移至鈣鈦礦層底部,並通過錨定基團與ITO基底間的強配位形成良好取向的空穴選擇性接觸界面。ATAA的小分子尺寸和與DMAcPA的分子間相互作用,使其能均勻分散於大尺寸DMAcPA之間,促進緻密分子排列,有效抑製聚集,提升空穴傳輸效率。最終,采用該策略的倒置PSCs實現了26.64%的光電轉換效率(認證效率26.34%),並在最大功率點連續光照1000小時後仍保持初始效率的98.5%。

https://doi.org/10.1002/adma.202510685


11

輔助鈣鈦礦結晶及三方位碘化鉛還原策略提升鈣鈦礦太陽能電池性能

本研究將含有α-酰胺和吡咯烷酮基團的手性分子左乙拉西坦(LEV)引入PbI₂前驅體溶液中。LEV分子中的羰基氧(O1)和酰胺氧(O2)具有強電負性,可通過電子轉移與Pb²⁺形成配位鍵,調控鈣鈦礦成核與結晶過程。LEV的手性誘導鈣鈦礦前驅體在空間上選擇性配位,促進沿(100)晶面取向生長,並優先鈍化Pb和I空位缺陷。最終,LEV摻雜顯著降低了鈣鈦礦膜中三方位(體相與多界面)殘留PbI₂含量。基於該策略的鈣鈦礦太陽能電池實現了26.02%的光電轉換效率(穩定輸出效率25.8%),並在最大功率點跟蹤1000小時後仍保持90%的初始效率。本研究為鈣鈦礦光伏器件的開發提供了新的研究範式。

https://doi.org/10.1002/adma.202512171


12
鈣鈦礦太陽能電池中二維鈍化與非晶鈍化的區分研究

本研究比較了兩種氟化鹽:4-(三氟甲基)苯甲脒鹽酸鹽(4TF-BA-HCl)和4-氟苯甲脒鹽酸鹽(4F-BA-HCl),用於構建3D/2D鈣鈦礦薄膜。出乎意料的是,4F-BA形成了高性能的3D/2D異質結,而4TF-BA則在鈣鈦礦表面形成了非晶層。研究結果表明,4F-BA具有更平衡的分子內電荷極化,有利於形成有效的氫鍵,從而促進結晶性2D鈣鈦礦的形成。盡管如此,4TF-BA仍將器件效率提升至24%,優於對照組,這主要歸功於苯甲脒的本征鈍化能力。而基於4F-BA的器件效率超過25%,並在多種存儲條件下表現出更長的壽命。

https://doi.org/10.1007/s40820-025-01913-y


13

氟化誘導的雙功能界面與多重鈍化位點用於高性能倒置鈣鈦礦太陽能電池

本研究采用氟化策略設計並合成了一種雙功能界面材料——[2,3,5,6-四氟-4-(三氟甲基)苯基]膦酸(FPA)。FPA中的多重活性位點不僅可彌補SAM的錨定缺陷,還能通過配位鍵和氫鍵有效鈍化鈣鈦礦埋底界面缺陷,從而顯著抑製深、淺能級缺陷。最終,最優器件的效率從對照組的23.38%提升至25.08%。同時,未封裝器件在(25±5)°C、相對濕度(65±5)%的空氣環境中老化1000小時後仍保持90%以上的初始效率。該研究為調控SAM/鈣鈦礦界面以提升電荷提取效率和環境穩定性提供了重要思路。

https://doi.org/10.1002/adfm.202515642


14

27%效率隻是開始!全面解析鈣鈦礦電池的六大陣營與未來路線圖

本綜述系統性地總結了用於太陽能電池的所有鈣鈦礦類別,包括按成分(有機-無機雜化、全無機、無鉛、無金屬)、維度(3D與低維鈣鈦礦類似物)和結晶性(多晶薄膜與單晶)分類的各類材料,旨在為鈣鈦礦太陽能電池的技術創新與產業化提供全面的路線圖。

https://doi.org/10.1002/adfm.202515642


15

原子波紋納米域穩定雙鈣鈦礦薄膜中的大極化

本研究首次提出了一種新型電解摻雜策略來調控有機半導體,實現了定量可控的摻雜且殘留Li+可忽略不計。該電解摻雜策略巧妙利用空穴和電子的氧化還原試劑,分別選擇性地將有機半導體氧化為自由基並還原Li+為鋰原子,其機製與使用化學添加劑的傳統摻雜方法截然不同。這種電解摻雜技術在多種半導體材料中具有廣泛應用前景,例如2,2‘,7,7’-四[4-甲氧基苯基]氨基-9,9‘-螺雙芴(Spiro)、聚雙(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺(PTAA)、聚(3-己基噻吩-2,5-二基)(P3HT)等。通過電解法製備的規則型鈣鈦礦太陽能電池采用Spiro材料,其效率達到26.12%,並在環境空氣中老化5000小時後仍保持初始效率的95%以上,顯著提升了存儲穩定性。此外,采用電解PTAA的反向鈣鈦礦太陽能電池在氮氣氣氛下連續光照1400小時後仍保持超過90%的初始效率,展現出優異的穩定性,其效率達到25.57%。我們的研究提供了一種具有獨特調控機製的半導體調節新技術,為促進鈣鈦礦太陽能電池的商業化提供了更多機遇。

https://doi.org/10.1016/j.joule.2025.102106


16
基於刀片塗層鈣鈦礦的雙分子胺蒸汽鈍化技術用於高效鈣鈦礦太陽能電池

本文提出了一種使用2-苯乙胺(PEA)和乙二胺(EDA)的雙分子胺氣相鈍化(BAVP)策略,該策略能有效鈍化在環境低濕度條件下製備的葉片塗覆鈣鈦礦薄膜,且具有優異的表面均勻性。PEA與Pb2+配位以緩解表面缺陷,而EDA優先與FA+反應,優化鈣鈦礦/碳60界面的能量對齊以增強電荷提取。因此,經BAVP處理的鈣鈦礦太陽能電池實現了25.2%的冠軍效率。值得注意的是,在N2氣氛中85°C熱老化2616小時後,未封裝器件仍保持99.4%的初始效率(ISOS-D-2),在N2氣氛中500次熱循環後仍保持97.5%的效率(ISOS-T-1)。此外,采用BAVP方法製備的鈣鈦礦太陽能組件(PSMs)在總面積6.25 cm²下實現21.3%的效率,超過傳統溶液鈍化法獲得的18.7%。這些結果表明,BAVP策略在提升鈣鈦礦太陽能電池的效率、穩定性和可擴展性方面具有顯著潛力。

https://doi.org/10.1039/D5EE04570C


17

萘二甲酰亞胺基單分子層用於鹵化物鈣鈦礦太陽能電池中能級調節

本文系統地評估了一系列以萘酰亞胺(NI)為基體,經氰基、溴基或甲氧基官能化,並采用不同長度的烷基連接體作為正式鈣鈦礦太陽能電池中電子選擇性接觸的性能。結合這些SAM的器件表現出功率轉換效率(PCE),範圍從5.8%到20.6%,具體取決於分子結構。使用具有強吸電子氰基和短乙基連接基的SAM可實現最高的效率,這歸因於界面處深度LUMO排列和高效的電荷傳輸。相比之下,具有較長連接基或更高能級的SAM性能較差。這些結果揭示了高性能基於SAM的電子選擇性接觸的關鍵設計原則,並為采用獨立SAM(無需輔助金屬氧化物層)的鈣鈦礦太陽能電池建立了新的效率基準。總而言之,這項研究強調了分子工程SAM通過優化界面控製實現可擴展、高效且商業化的鈣鈦礦光伏器件的潛力。

https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202502789


18

基於Spiro鈣鈦礦太陽能電池的穩定性內在和外在決定因素

本綜述從機理角度全面闡述了摻雜劑在基於spiro-OMeTAD的空穴傳輸層中引起的不穩定性,系統地揭示了運行壓力下性能損失的物理化學根源。本文進一步強調了摻雜劑設計、添加劑工程和後氧化非依賴性摻雜策略的最新進展,旨在規避傳統系統固有的權衡取舍。重點關注摻雜劑配方、電荷傳輸動力學和環境適應性之間的相互依賴關系。通過整合先進表征和分子級設計的見解,本文提出了開發下一代摻雜劑系統和HTM架構的合理指導方針,以實現高效率與長期運行穩定性的協調。本綜述提供了一個前瞻性的框架,以引導穩健且商業可行的鈣鈦礦光伏技術的演進。

https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202513270


19

氧化還原穿梭穩定的錫鉛鈣鈦礦用於全鈣鈦礦疊層太陽能電池

本研究引入三(2-羧乙基)膦(TCEP)作為氧化還原穿梭劑,以加速Sn-Pb鈣鈦礦在光照下通過氧化還原反應自修複恢複到初始狀態。同時,TCEP能夠通過與金屬陽離子的配位作用來調控結晶動力學,從而顯著提高薄膜質量。得益於TCEP的多功能性,冠軍單結錫鉛混合鈣鈦礦太陽能電池的能量轉換效率提升至23.86%,並且在光照條件下經過563小時的最大功率點跟蹤(MPPT)後仍能保持其初始效率的90%。此外,含有TCEP的全鈣鈦礦疊層電池表現出28.86%的最高效率,並且在連續照明1000小時後仍保留其初始效率的80%。

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.5c01995


20
通過Yb3+工程將1.84 eV寬帶隙鈣鈦礦光伏效率提高至19%以上

本研究對1.84 eV鈣鈦礦薄膜表面和底部界面上的鹵化物離子分布進行了全面研究,發現存在嚴重的Br−/I−鹵化物相分離,這嚴重影響了器件的效率和穩定性。為了解決這個問題,在鈣鈦礦前驅體中引入了三氟甲磺酸鐿(Yb(TFSI)3)作為多功能添加劑。 Yb3+離子與鹵素陰離子之間的強配位作用不僅調節了結晶動力學,還使富溴區和富碘區的空間分布均質化,從而形成了成分異質性降低的高質量鈣鈦礦薄膜。此外,Yb3+顯著抑製了鹵化物遷移和離子交換過程,從而提高了相穩定性。包括掠入射廣角X射線散射在內的深度分辨表征證實了薄膜結晶度、結構均勻性以及薄膜深度方向上相偏析的抑製。因此,該器件實現了19.06%的出色能量轉換效率,並且在氮氣氛圍(10% RH,25 °C)中放置1500小時後仍能保持其初始效率的85%。

https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202511882


21

雙分子胺蒸汽鈍化製備高效刮塗FAPbI3基鈣鈦礦太陽能電池

本文引入了一種使用2-苯乙胺(PEA)和乙二胺(EDA)的雙分子胺蒸汽鈍化(BAVP)策略,可有效鈍化在環境低濕度條件下製造的刮刀塗層FAPbI3薄膜,並具有出色的表面均勻性。PEA與Pb2+配位以減輕表面缺陷,而EDA優先與FA+反應,優化鈣鈦礦/C60界面處的能量排列,從而增強電荷提取。因此,經BAVP處理的鈣鈦礦太陽能電池實現了25.2%的冠軍效率。值得注意的是,未封裝器件在氮氣環境中經85 °C熱老化2616小時後仍保留了99.4%的初始效率(ISOS-D-2),在氮氣環境中經500次熱循環後仍保留了97.5%的初始效率(ISOS-T-1)。此外,采用BAVP方法製備的鈣鈦礦太陽能電池組件(PSM)在6.25 cm²的總面積上實現了21.3%的效率,超過了使用傳統溶液鈍化方法獲得18.7%的效率。這些結果證明了BAVP策略在提高鈣鈦礦太陽能電池的效率、穩定性和可擴展性方面的巨大潛力。

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2025/ee/d5ee04570c


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