室內鈣鈦礦太陽能電池的非金屬背電極：材料標準、最新進展與未來展望
本綜述系統分析了室內鈣鈦礦電池中背電極材料的作用，重點探討了碳基電極與透明導電電極等非金屬背電極的最新進展，並圍繞性能與能量輸出密度、可加工性與擴展性、機械柔性與耐久性等關鍵挑戰，提出界面工程、低溫加工與材料創新等策略。通過揭示這一關鍵研究空白，本文為推動高效、穩定、可擴展的室內鈣鈦礦電池提供了可行見解，助力自供電電子與物聯網應用。
https://doi.org/10.1002/adma.202512402
拋棄旋塗機！自鋪展鈣鈦礦薄膜突破100 cm²，空氣中一步成型
本研究提出通過溶劑與固態添加劑調控鈣鈦礦溶液的鋪展與結晶行為，成功在空氣中通過自鋪展製備出大面積（達100 cm²）鈣鈦礦薄膜。利用原位光吸收光譜揭示了不同添加劑對結晶路徑的影響，無需反溶劑或真空輔助即獲得高質量薄膜，相應太陽能電池效率達23.61%。此外，我們開發了無激光P2/P3劃線工藝，實現97.3%的高幾何填充因子與19.88%的模組效率（有效面積14.1 cm²），創下無激光加工鈣鈦礦模組的最高紀錄。本研究為高性能鈣鈦礦電池與模組提供了一條可擴展、低成本的製備路徑。
https://doi.org/10.1039/D5EE05353F
納米間隔層支撐的碳納米管混合電極用於高效穩定碳基鈣鈦礦太陽能電池
本研究在鈣鈦礦與空穴傳輸材料（HTM）滲透的碳納米管（CNTs）之間引入了無機納米間隔層（NS）。該NS通過阻止鈣鈦礦與CNTs直接接觸減少非輻射複合，同時促進從鈣鈦礦到CNTs的高效空穴傳輸。因此，使用CNT-HTM混合電極的太陽能電池實現了22.6%的光電轉換效率（認證效率：22.5%）。該器件在室溫下連續運行1200小時後仍保持其效率。此外，在60°C下額外運行500小時後，仍保留超過80%的初始效率。同時，將該太陽能電池與超級電容器集成的光電容整體效率達到16.9%，與基於GaAs和多結太陽能電池的光電容系統相當。
https://doi.org/10.1002/adfm.202514299
淬滅輻射發光降低二維鈣鈦礦單晶的能量損失，實現穩定高效X射線探測
本研究通過理性設計離子（Bi³⁺）取代策略，成功降低了輻射發光強度並延長了載流子複合壽命，從而顯著提升了二維鈣鈦礦單晶的X射線探測性能。具體而言，淬滅的輻射發光減少了能量損失，而延長的發光壽命則提高了X射線探測中的載流子收集效率。此外，摻鉍二維單晶表現出更高的離子遷移活化能和更短的層間距，從而實現了更低的電流漂移和更高的載流子遷移率-壽命乘積。因此，該二維單晶探測器實現了高達5217.3 μC Gy⁻¹ cm⁻²的探測靈敏度、低至2.5 nGy s⁻¹的探測限以及優異的響應穩定性。這些優異性能的罕見結合使得探測器能夠實現高分辨率X射線成像。本研究為進一步提升二維鈣鈦礦單晶的X射線探測性能提供了新的設計思路和具體調控策略。
https://doi.org/10.1002/adma.202503463
32.74%效率！顆粒修飾實現溶液法製鈣鈦礦與全絨面矽的高效疊層太陽能電池集成
本研究通過在全絨面矽上噴塗氧化鋁顆粒，構建了超親水性粗糙表面，既增強了濕膜覆蓋性，又提供了引導成核位點。盡管超親水性有助於潤濕，但僅憑此仍無法實現鈣鈦礦對金字塔結構的完全覆蓋。除潤濕性提升外，氧化鋁顆粒通過降低成核勢壘並抑製穀底優先成核，促進了顆粒修飾位點的均勻成核，從而實現鈣鈦礦在金字塔結構上的近保形沉積。此外，氧化鋁顆粒還降低了非輻射複合，延長了載流子壽命。基於該方法，我們在全絨面矽上通過一步溶液法製備的鈣鈦礦/矽疊層電池實現了32.74%的光電轉換效率。該策略為鈣鈦礦與矽光伏的高性能疊層器件集成提供了可行路徑。
https://doi.org/10.1038/s41467-025-64546-0
本研究在鈣鈦礦中引入鐵磁自旋過濾效應，實現了自旋極化激光。通過將鐵磁性Fe₃O₄納米顆粒引入有機-無機雜化鈣鈦礦中構建複合材料，在磁場作用下，Fe₃O₄納米顆粒可選擇性地捕獲鈣鈦礦中特定自旋的電子，從而建立有效的自旋極化。磁場的方向和強度決定了自旋極化激光的手性與圓偏振度。此外，通過調控雜化鈣鈦礦的組成以調節其帶隙，實現了波長可調的自旋極化激光器。本研究為自旋極化鈣鈦礦激光器提供了一種鐵磁自旋過濾策略。
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.5c13764
量子阱調控方法解鎖鈣鈦礦太陽能電池'高穩定-效率'製衡問題
本研究采用1, 4-cyclohexanedimethanamine（CDMA）作為間隔陽離子，從結晶動力學入手控製其有利量子阱組分形成條件，使量子阱從寬n相分布(n=1, 2, 3 ~∞），轉而集中分布在高n相，從而降低晶格應力和缺陷態，促進電荷傳輸，最終實現了提高穩定的同時，更進一步提高其效率。文中系統闡述了quasi-2D鈣鈦礦薄膜量子阱的n值分布和空間排列對鈣鈦礦材料的結構、光電性能，特別是電荷輸運性能的影響。實驗結果表明，通過條件控製，DJ型鈣鈦礦中體積龐大的CDMA二銨陽離子橋接在兩側的無機層上，形成大尺寸的膠體，減慢了成核和結晶，使鈣鈦礦膜富含高n相量子阱，有利於降低晶格應變，減少缺陷態，從而促進載流子傳輸。最終，在空氣中製備的CDMA基quasi-2D PSCs取得了19.02%的冠軍效率，在RH = 45%-85%的空氣環境中儲存5000小時後仍保留92%的初始效率。
https://doi.org/10.1016/j.jechem.2025.07.085
鈣鈦礦光伏中的缺陷自愈合策略驅動長期可靠性與性能提升
本綜述系統闡述了鈣鈦礦的降解路徑（可逆與不可逆過程）及缺陷自愈合的基本機製，重點分析了三類主要策略：i）組分工程調控缺陷動態；ii）引入強韌聚合物/雜化網絡以抑製機械與環境降解；iii）構建具有動態鍵合能力的自愈合體系。文中結合典型研究案例，分析了自愈合機製的激活條件、修複機理以及在彎曲疲勞、熱循環和長期光照下的穩定性提升效果。此外，本文還探討了自愈合策略與卷對卷製造、柔性電子、建築一體化光伏等規模化應用的兼容性，為實現從實驗室驗證到工業級部署的轉化提供了路徑。
https://doi.org/10.1002/adfm.202523417
本研究提出了一種“SAM-in-matrix”策略，將部分SAM分散於穩定的三（五氟苯基）硼烷（BCF）基質中，有效打破了原有分子堆疊導緻的聚集現象。二維晶格蒙特卡洛模擬與實驗結果均表明，該策略可形成高效的電荷傳輸通道。基於此“SAM-in-matrix”空穴傳輸層（HTL）的器件，在不同SAM體系中均展現出更高的效率、更緻密的表面覆蓋、良好的導電性，並顯著減少了埋底納米空隙。此外，該策略在規模化製備中展現出顯著的應用潛力。在FTO/NiOₓ基底上構建的“SAM-in-matrix” HTL有助於形成高質量的大面積鈣鈦礦薄膜，並提升NiOₓ的導電性。最終，成功製備出1米×2米的大面積鈣鈦礦太陽能組件，其認證效率達到創紀錄的20.05%。
https://doi.org/10.1038/s41586-025-09785-3
通過半徑與偶極矩調控提升無金屬鈣鈦礦的X射線探測性能
本研究成功將具有更大半徑和偶極矩的NH₃OH⁺陽離子引入MFHPs體系，系統探究了B位設計的功能機製。理論模擬與實驗表明，NH₃OH⁺可調控MFHPs的八面體組成與結構維度，從而優化帶隙與載流子傳輸能力。更重要的是，NH₃OH⁺中的羥基可增加氫鍵位點與強度，強化氫鍵網絡，穩定晶格結構並抑製離子遷移，進而提升器件穩定性。最終，基於DABCO-NH₃OHCl₃的探測器在持續X射線輻照下表現出卓越的穩定性與靈敏度（在200 V偏壓下達1460 μC Gyₐᵢᵣ⁻¹ cm⁻²），並實現了超低暗電流漂移（1.86×10⁻⁷ nA cm⁻¹ V⁻¹ s⁻¹）。本研究為未來MFHPs的優化提供了重要的B位設計指導。
https://doi.org/10.1002/ange.202516090
全鈣鈦礦疊層電池效率突破30%，偶極界面策略立大功
本文開發了一種偶極鈍化策略，在降低Pb-Sn鈣鈦礦埋底界面陷阱密度的同時，實現了HTL/鈣鈦礦界面的精準能級對齊。該策略增強了歐姆接觸，促進空穴高效注入HTL，並將電子排斥出界面，從而將載流子擴散長度提升至6.2 μm，使Pb-Sn鈣鈦礦電池效率提升至24.9%（Voc=0.911 V，Jsc=33.1 mA cm⁻²，FF=82.6%）。此外，該策略有效緩解了疊層器件互聯層引起的接觸損失，最終實現全鈣鈦礦疊層電池的30.6%效率（認證穩態效率30.1%）。
https://doi.org/10.1038/s41586-025-09773-7
納米尺度軟相互作用調控的鈣鈦礦異質結實現高效穩定太陽能電池
本研究提出了一種“軟-軟”相互作用引導策略，通過在有機陽離子溶液中引入二甲基硫醚（DMS）作為軟路易斯堿添加劑，調控鈣鈦礦異質結的形成。所得DMS調控的PSCs實現了高達26.70%的卓越能量轉換效率（PCE），認證效率為26.48%。器件表現出優異的工作穩定性，在連續1個太陽光照下（ISOS-L-1協議）進行2000小時最大功率點跟蹤後，仍保持初始PCE的94%以上。此外，該“軟-軟”相互作用策略在多種鈣鈦礦組分和配體體系中均具普適性，顯示出其在可擴展、可重複PSC製備中的潛力。
https://doi.org/10.1038/s41467-025-64550-4
28.47%疊層效率！氧化釔工程化基底提升鈣鈦礦太陽能電池耐久性
本文揭示了氟摻雜氧化錫（FTO）在工作應力下存在不穩定性，加劇了PSC的穩定性問題。為解決該問題，我們提出了一種通用的界面工程策略：采用可擴展的熱蒸發結合自然氧化方法，形成原子級鍵合的氧化釔（Y₂O₃）層，以增強FTO的結構穩定性。蒸發的釔有效錨定了FTO中的部分晶格氧，防止元素解離。此外，Y₂O₃在粗糙FTO表面實現了保形沉積，提高了界面粘附能，建立了有效的離子擴散和載流子非輻射複合損失屏障。該策略顯著增強了PSC的結構完整性，大幅提升了操作穩定性。未封裝的器件在連續光照1200小時後性能損失可忽略不計。值得注意的是，我們在正置（n-i-p）結構中實現了26.48%（認證效率26.12%）、倒置（p-i-n）結構中26.34%、疊層結構中28.47%的光電轉換效率——均為各自類別中已報道的最高效率之一——充分證明了該策略的強通用性與商業化潛力。
https://doi.org/10.1038/s41467-025-64548-y
通過界面EATPbI4層原位鐵電內置場和外延模板製備高效鈣鈦礦太陽能電池
本文報告了一種創新方法，該方法涉及原位構建二維鐵電界面層，以增強內建場並增強電荷提取。此外，該界面層還可作為3D FAPbI3晶體外延生長的模板，從而形成高度取向的3D鈣鈦礦薄膜，降低應變和缺陷密度。優化後的剛性器件實現了令人印象深刻的26.32%（認證為25.60%）的能量轉換效率，開路電壓接近輻射極限為1.20 V，而柔性器件則實現了25.01%的驚人效率。該策略同時解決了缺陷鈍化、晶體學控製和極化增強電荷動力學的關鍵挑戰，為鈣鈦礦太陽能電池建立了多功能界面工程範式。
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.5c02267
本研究將聚丙烯酸（PAA）引入SnO2納米晶體油墨中，以增強納米晶體的分散性並減緩溶劑蒸發，從而確保印刷的電子傳輸層具有最佳的覆蓋率和形貌。同時，PAA可以細化埋底界面，增強電荷轉移並抑製非輻射複合。經PAA改性的柔性器件實現了22.46%的高效率（認證效率為21.56%），並且在3000次彎曲循環後仍能保持初始值的89.3%，在2000小時的儲存後仍能保持初始值的92.4%。打印的30厘米x30厘米柔性模組實現了令人印象深刻的16.40%的效率（認證為16.28%）。
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adu1116
本文提出了一種物理驅動的界面鐵電性策略，通過將鐵電CsMnBr3納米晶體集成到FA基鈣鈦礦中實現。這些納米晶體產生的鐵電場促進了FA+陽離子有序化，調節了Pb-I骨架，並增強了鈣鈦礦晶格的結構調控。這協同作用，增加了Pb-I八面體轉變的動力學勢壘，並提高了離子遷移的能壘。所得鈣鈦礦材料表現出較高的結構穩定性，使得鈣鈦礦太陽能電池微型組件在85°C、85%相對濕度條件下經過1000小時穩定性測試後，仍能保持初始效率的99%。得益於界面的改進，鈣鈦礦太陽能電池的效率達到26.62%（認證效率26.40%），微型組件的效率達到24.67%（認證效率23.23%）。這項工作提出了一種通過界面鐵電工程實現高性能、長期穩定的鈣鈦礦光電器件的有效方法。
https://www.nature.com/articles/s41467-025-64545-1
通過工程化自組裝單層控製鈣鈦礦-矽串聯太陽能電池中的鈣鈦礦結晶
本研究揭示，傳統SAM上不受控的鈣鈦礦結晶動力學，會驅動埋藏界面處電子缺陷與形貌退化的協同演化。這種現象源於鈣鈦礦前驅體溶液與SAM之間的結構和能量不相容性。為精準調控鈣鈦礦結晶，我們開發了一種定製化SAM材料，既能抑製缺陷形成，又能增強界面電子耦合。將該方案集成到鈣鈦礦-矽串聯太陽能電池中後，1平方厘米面積器件的轉換效率達到33.86%（認證值33.59%），16平方厘米面積器件則達到29.25%（認證值28.53%）。該串聯器件展現出卓越的運行穩定性，在1小時光照條件下運行2000小時後，仍能保持超過90%的初始轉換效率。
https://doi.org/10.1038/s41566-025-01778-y
Y型受體中電荷轉移激子擴散的定量理解，用於高效有機太陽能電池
本研究表明，Y型NFA中會產生分子間電荷轉移（ICT）激子，但ICT激子形成對LD的具體作用尚未被討論。本文報道，由於皮秒時間尺度上ICT激子形成伴隨的光譜演化接近光學帶隙，忽視這一現象可能導緻對Y型NFA薄膜瞬態吸收數據分析中LD的顯著高估。此外，在使用激子-激子湮滅模型進行數值擬合時，考慮ICT激子的本征弛豫壽命對於可靠提取擴散系數和LD至關重要。最後，除了顯示LD隨????-????堆疊間距減小而增加外，這些結果表明LD由溶液處理的Y型NFA薄膜的晶區尺寸決定，暗示所報道的LD可能尚未達到其基本極限。這些結果為實現OSCs材料中的長程激子擴散提供了新見解，為實現具有更大晶區尺寸和更厚薄膜的高效率OSCs鋪平了道路。
https://doi.org/10.1002/adfm.202517322
