利用含氟超支化聚合物調控鈣鈦礦薄膜定向結晶製備高效穩定鈣鈦礦太陽能電池
本文展示了一種含氟超支化聚合物，可用於精細調控鈣鈦礦薄膜的結晶過程。功能性氟基團與鈣鈦礦物種的協同配位作用限製了複雜中間相的形成，並促進了具有高結晶度和高相純度的空間定向鈣鈦礦薄膜的形成。同時，退火過程中的熱自由基聚合形成了交聯疏水網絡，增強了薄膜的耐濕性。該方法製備的常規平面型鈣鈦礦太陽能電池在模擬AM 1.5G太陽光（100 mW cm⁻²）下，小面積器件（活性面積0.04 cm²）實現了26.05%的顯著光電轉換效率（PCE），大面積器件（活性面積16.1 cm²）實現了22.43%的效率。此外，未封裝的器件表現出優異的工作穩定性，在50–55°C、連續光照（1個太陽光強度）下進行最大功率點跟蹤1500小時後，仍保持初始效率的97%。
https://doi.org/10.1002/adma.202511684
通過咪唑絡合中間體實現錫鈣鈦礦薄膜的基底無關且無需反溶劑的製備方法
本研究提出了一種真空淬火結合晶體生長調節劑（V-CGR） 的方法，該方法無需反溶劑和二甲基亞碸（DMSO），通過形成含非晶態 [SnI₂-(1-乙烯基咪唑)] 絡合物的中間膜，實現了對錫鈣鈦礦晶體生長的調控。V-CGR 方法適用於多種鈣鈦礦組成和基底類型，可製備出尺寸達 7.5 × 7.5 cm² 的均勻錫鈣鈦礦薄膜，並可在疏水性空穴傳輸單層（如 MeO-2PACz 和 2PACz）上製備器件。
https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsenergylett.5c02366
多功能金屬有機鹽界面調控實現填充因子超過86%的高效鈣鈦礦太陽能電池
本研究引入了一種金屬有機鹽——全氟己基乙基磺酸鉀（PPFES），其具有多齒磺酸根和疏水全氟烷基尾部，用於調控鈣鈦礦/電子傳輸層（ETL）界面。綜合理論和實驗分析表明，PPFES通過磺酸根-Pb螯合協同鈍化鈣鈦礦表面缺陷、阻擋水分侵入，並優化鈣鈦礦/ETL界面的能帶對齊。因此，經PPFES修飾的PSCs實現了高達25.32%的冠軍光電轉換效率（PCE），填充因子（FF）高達86.39%，達到1.55 eV帶隙下Shockley-Queisser極限的95.6%。此外，器件在60%相對濕度的空氣中存儲1200小時後仍保持初始PCE的90%，在35°C環境溫度下AM 1.5G光照最大功率點跟蹤1300小時後保持88%的初始效率。這項工作建立了一種多效界面工程範式，可同時實現PSCs的缺陷鈍化和穩定性提升。
https://doi.org/10.1002/adfm.202515859
生長具有高抗輻照性的兩英寸鈣鈦礦CsPbBr₃單晶用於X射線探測
本研究采用垂直布裏奇曼（VB）法生長了兩英寸CsPbBr₃單晶，並在 60 Co γ射線輻照後研究了其X射線探測性能的抗輻照性。與未輻照樣品相比，輻照劑量為10 Mrad的晶體表現出更高的缺陷密度（ 1.59 × 1010 cm − 3 ）和更低的電阻率（ 8.2 × 10 7 Ω cm ）。然而，采用不對稱電極結構（Bi/CsPbBr₃/Au）的器件表現出更高的信噪比（14）、穩定且低的暗電流密度（ 7 nA cm − 2），電流漂移為 5.8 × 10 − 15 A cm − 1 s − 1 V − 1 ，在3000 V cm⁻¹電場下對X射線探測的靈敏度高達55722 μ μC G y air − 1 cm⁻²。此外，輻照後的器件在老化220天後仍保持穩定的X射線響應特性。這些發現凸顯了CsPbBr₃器件在高性能輻射探測中卓越的缺陷容忍度和輻照穩定性，為其在高輻射環境中的長期應用提供了重要依據。
https://doi.org/10.1002/adma.202512788
強吸電子分子F4TCNQ助力鈣鈦礦電池效率破25%、電壓達1.2V
本研究引入強吸電子分子2,3,5,6-四氟-7,7,8,8-四氰基醌二甲烷（F4TCNQ）作為自組裝單分子層（SAMs）[2-(3,6-二甲氧基-9H-哢唑-9-基)乙基]膦酸（MeO-2PACz）與PAL之間的橋梁。F4TCNQ通過π-π堆疊消除SAMs中的分子空隙，形成電荷轉移複合物，均質化界面電勢並促進鈣鈦礦結晶，使晶粒尺寸從0.53 μm增大至0.88 μm。F4TCNQ上的氰基和氟原子通過配位和氫鍵鈍化Pb²⁺和I⁻缺陷，抑製離子遷移和載流子非輻射複合。同時，F4TCNQ的p型摻雜提升SAMs功函數，降低空穴提取勢壘0.12 eV，增強電荷轉移驅動力。優化後的器件實現了25.91%的冠軍光電轉換效率（PCE）和1.202 V的高開路電壓，並在最大功率點跟蹤（MPPT）1000小時後仍保持91%的效率，歸因於穩定的離子動力學和 robust 的界面粘附。本工作證明了分子橋接策略在高性能光伏器件中的可擴展性。
https://doi.org/10.1002/anie.202514365
克服錫鉛鈣鈦礦及疊層太陽能電池中疏水性空穴傳輸層的穩定性問題
本文提出一種非退火方法製備高質量PTAA薄膜，可實現緻密均勻的鈣鈦礦層。研究發現，鈣鈦礦前驅體中添加的SnF₂可促進PTAA的水平鋪展，增強N與Sn之間的懸掛鍵形成，並通過SnF₂誘導的交聯強化π–π相互作用。采用該方法，PTAA基錫鉛鈣鈦礦太陽能電池（TLPSC）實現了22.67%的紀錄效率。進一步應用於全鈣鈦礦疊層電池時，PTAA HTL可實現完全覆蓋的中間複合層，最終使疊層器件在模擬太陽光下最大功率點運行500小時後仍保持96%的效率，效率達28.14%。
https://doi.org/10.1002/adfm.202522134
互聯應力釋放實現超過1000小時運行穩定性的鈣鈦礦/CIGS疊層太陽能電池
本研究發現沉積在平滑CIGS基底上的鈣鈦礦薄膜存在拉伸應力，這會削弱鍵合作用、誘發化學結構不穩定、降低缺陷形成能和離子遷移活化能，從而影響疊層器件在光熱應力下的長期運行。具有波紋狀表面形貌的粗糙CIGS基底可有效緩解有害的拉伸應力，從而提升鈣鈦礦薄膜的光熱耐受性和光電性能。單片鈣鈦礦/CIGS疊層器件實現了超過28%的認證穩定效率，並在全光譜AM 1.5G光照下最大功率點跟蹤測試中表現出顯著延長的T₉₀壽命（1123小時）。此外，這些器件在60°C高溫和N₂氛圍手套箱中的熱循環測試（室溫至65°C）中也表現出增強的運行穩定性。本研究強調了互聯接觸工程在提升鈣鈦礦基器件長期穩定性中的關鍵作用。
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.5c13264
理解與緩解錫鉛鈣鈦礦中的界面缺陷以實現穩健光伏性能
本綜述系統探討了Sn–Pb鈣鈦礦中表面/界面缺陷的類型及其形成機製，深入分析了缺陷鈍化機製，並總結了最新的鈍化策略進展及其對器件性能的影響。最後，我們指出了實現高性能、穩健Sn–Pb PSCs的關鍵挑戰與未來研究方向，這對推動下一代鈣鈦礦光伏技術的發展至關重要。
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0010854525007477
間隔陽離子工程將不穩定殘留PbI₂轉化為穩定二維鈣鈦礦以實現高操作穩定性鈣鈦礦太陽能電池
本文報道了一種基於維度工程的殘留光活性PbI₂有效管理策略。使用鹽酸胍法辛（GUFCI）作為添加劑或界面修飾劑來調控鈣鈦礦薄膜，將晶界處不穩定的殘留PbI₂轉化為穩定的二維鈣鈦礦，從而抑製鈣鈦礦薄膜的光分解和離子遷移，穩定晶界。二維鈣鈦礦的形成有助於降低缺陷密度，促進載流子傳輸和提取，進而減少載流子的非輻射複合。結果表明，采用GUFCI的p-i-n型倒置鈣鈦礦太陽能電池實現了26.19%的冠軍效率，並顯著提升了操作穩定性。未封裝的倒置PSC在最大功率點連續跟蹤1100小時後，仍能保持初始效率的92%。本工作為解決殘留PbI₂引起的內在不穩定性問題提供了一種簡單有效的方法，旨在實現高效、操作穩定的鈣鈦礦光伏器件。
https://doi.org/10.1002/anie.202516433
穩定鈣鈦礦相實現高效鈣鈦礦/鈣鈦礦/矽三結太陽能電池
本文通過引入3-銨基丙酸（3A）增強兩種鈣鈦礦層的相穩定性，提高了相變能壘並通過與晶格陽離子的額外鍵合抑製空位缺陷形成。這一策略顯著改善了相不穩定性，提升了器件的光電轉換效率。最終，鈣鈦礦/鈣鈦礦/矽三結太陽能電池在1 cm²孔徑面積上實現了28.7%的效率，並大幅提高了製備的可重複性。
https://doi.org/10.1038/s41563-025-02367-8
平衡端基/中心單元堆積強度使二元有機太陽能電池效率突破20.2%
本文構建了一種不對稱受體分子CHFN，以平衡分子骨架中端基與中心單元的有效堆積面積或堆積強度。與對稱結構的CH6F和CH17相比，不對稱的CHFN具有更適宜的結晶性、更優的纖維狀網絡形貌，並在共混膜中表現出更高效的電荷生成與傳輸能力，從而使其基二元OSCs實現了20.23%的卓越能量轉換效率（PCE），成為基於不對稱受體的二元OSCs中最高效率之一。本研究凸顯了端基與中心單元堆積平衡在實現高效OSCs中的重要意義。
https://doi.org/10.1002/adfm.202518113
調控有效彈性體密度實現高機械韌性與高效率的本征可拉伸有機太陽能電池
本文提出“有效彈性體密度（De ）”這一統一分子描述符，用於定量評估彈性體結構如何影響IS-OSCs的形貌與功能。研究發現，提高D可通過誘導非晶區發生區域粗化和表面粗糙化來增強拉伸性，但也會延長激子壽命並抑製電荷提取與傳輸。值得注意的是，IS-OSCs在臨界De=1.5 mol m −3時達到最優平衡，實現了14.3%的初始光電轉換效率（PCE），並在30.6%的應變下保持初始PCE的80%，這是目前采用彈性體增塑策略的IS-OSCs中報道的最佳性能。這一基於描述符的框架為可拉伸光電器件中彈性體的分子設計提供了可預測且普適的指導。
https://doi.org/10.1002/adma.202514031
磷摻雜降低CdSeTe半導體中陰離子空位無序性，提升太陽能電池效率
本研究展示了一種無機太陽能電池中不同的摻雜特性：利用摻雜劑減少載流子陷阱和電子能帶尾態。將CdTe與Se合金化形成CdSeTe半導體雖降低了複合，但CdSeTe中存在更複雜的缺陷態，會因載流子陷阱和陷阱限製的遷移率而限製效率進一步提升。本研究發現，使用P（而非N、As或Sb）對CdSeTe進行摻雜可降低能帶尾態（Urbach能量），減輕近價帶陷阱態的影響，使雙極遷移率提升至>50 cm²V⁻¹s⁻¹，填充因子從76%增至79%，效率絕對值提升0.9%。模擬結果表明，此類缺陷減少可在輻射極限下提升性能。
https://doi.org/10.1038/s41467-025-63589-7
雙側鍵強度平衡策略穩定埋底界面實現高效鈣鈦礦光伏電池
本文提出了一種雙側鍵強度平衡策略，通過官能團和空間構象工程來穩定反型PSCs中的埋底界面。1-(苯並噻唑-2-基硫代)丁二酸（BTSA）通過其苯並噻唑環上的S原子、π環和N原子吸附在NiOₓ表面，使苯並噻唑環平行於NiOₓ表面，這有利於鈍化雙側缺陷並改善空穴傳輸。該策略實現了有效的界面缺陷鈍化、界面化學反應抑製以及NiOₓ薄膜電學性能的改善，使1.53 eV PSCs和大面積組件（764 cm²）的效率分別達到26.98%（認證效率26.65%）和21.98%。
https://doi.org/10.1038/s41467-025-63389-z
基於硼酸的自組裝單層界面偶極子工程用於理想帶隙的反式錫鉛鈣鈦礦太陽能電池
本研究使用基於硼酸(BA)的SAM，尤其是4-硝基苯基硼酸(4-NPBA)，效率大大提高 (18.37%)。這是因為基於硼酸的SAM的大分子偶極矩顯著增加了FTO的功函數(WF)，從而在鈣鈦礦層中引起更強的能帶彎曲。這種能帶彎曲的幅度與SAM和鈣鈦礦之間的WF差值成正比，有利於更有效地收集空穴。相比之下，基於MeO-2PACz的器件的產率僅為9.27%，並呈現S形電流-電壓 (I-V) 曲線，這主要是由於形成了界面能壘。此外，即使在具有界面能壘之後，硼酸基SAM的優異性能也可通過以下方式解釋：(i)通過密度泛函理論(DFT)計算得出的硼酸基SAM分子長度較短有助於隧穿，從而增強了空穴收集；(ii)X 射線光電子能譜(XPS)中的吸收密度估計表明，由於表面覆蓋率較低，空穴直接從鈣鈦礦通過未覆蓋的FTO區域轉移到FTO。瞬態吸收(TA)和瞬態光電流衰減(TPC)分析進一步證實了這些發現，結果顯示，當使用 4-NPBA作為SAM層時，空穴提取速率明顯更高(3.73 × 10–3 ps–1)，電荷傳輸時間更短 (1.18 μs)。
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.5c01900
利用高質量二維鈣鈦礦單晶實現靈敏穩定的串聯X射線探測器
本文首次設計並組裝了一種串聯探測器，解決了二維鈣鈦礦單晶中載流子傳輸效率低的關鍵問題。該串聯單晶探測器通過“分層同步收集”策略建立高效的跨層電荷傳輸通道，實現了“短程傳輸”機製。獨特的“縱向短程傳輸”縮短了載流子傳輸距離，從而減少了複合和陷阱捕獲，顯著提高了載流子收集效率。因此，該類探測器不僅保持了較低的暗電流，而且比單結探測器表現出更高的響應電流，從而獲得了優異的X射線探測性能。具體而言，串聯超連續探測器實現了5218 µC Gy−1 cm−2的高靈敏度、2.2 n Gy s−1的低檢測限和1.8 ms的短響應時間。此外，在2.4 Gy的高劑量X射線連續輻照後，串聯探測器仍能保持原始響應。高穩定性和高靈敏度的結合使串聯超連續探測器在12.5 lp mm−1的輻照劑量下實現高清成像。
https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/adma.202510786
通過雙邊鍵強度平衡策略穩定埋底界面以實現高效的鈣鈦礦光伏
本文提出了一種雙邊鍵強度平衡策略，通過功能基團和空間構象工程來穩定反式鈣鈦礦太陽能電池中的埋底界面。1-(苯並噻唑-2-基硫代)琥珀酸（BTSA）通過苯並噻唑中的S原子、π環和N原子吸附在NiOx表面，使苯並噻唑環與NiOx表面平行，有利於鈍化雙邊缺陷並改善空穴傳輸。該策略可有效鈍化界面缺陷、抑製界面化學反應並改善NiOx薄膜的電學性能，從而實現1.53 eV鈣鈦礦太陽能電池和大面積模組（764 cm2），效率分別為26.98%（認證為26.65%）和21.98%。
https://www.nature.com/articles/s41467-025-63389-z
本研究提出了一種利用4-巰基苯甲酸（4-MBA）的再生式氧化還原循環策略。在工作條件下，紫外線照射可使4-MBA再生，同時驅動錫（IV）向錫（II）的持續還原，並促進雙位點缺陷鈍化，顯著提升器件效率和穩定性。最終在模擬晝夜循環最大功率點跟蹤（MPPT）測試中，器件效率達到15.15%，並保持初始效率的100%長達1100小時。該研究為解決錫鈣鈦礦光伏電池的長期穩定性問題提供了可持續的還原策略。
https://doi.org/10.1002/adma.202514719
本文采用可交聯共自組裝單層膜技術，通過增強空穴選擇性SAMs的構象穩定性來抵禦外部應力，同時抑製自組裝過程中SAMs缺陷和空洞的形成。含疊氮基團的SAMs可通過熱激活形成交聯且緻密組裝的共自組裝單層膜，具有熱穩定構象和優選取向。這有效減少了鬆散SAMs在熱應力下蠕動導緻的基底表面暴露，防止鈣鈦礦分解。最佳性能電池的認證PCE達到26.92%，該電池還展現出優異的熱穩定性，在85°C下進行1000小時最大功率點跟蹤時衰減微乎其微。經過700次−40°C至85°C的重複熱循環後，仍保持初始PCE的98%以上，代表了該領域的最新技術水平。本研究深入解析了SAMs的降解機製，為采用高粗糙度基底的SAMs器件設計更堅固的埋入式界面提供了指導，助力實現高效耐用的鈣鈦礦太陽能電池。
https://doi.org/10.1038/s41586-025-09509-7
