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11月【第二周】光伏方向文獻速覽

作者:東譜科技 瀏覽: 發表時間:2025-11-14 15:58:57



01

協同陽離子-陰離子調控構建穩健界面實現高效穩定倒置鈣鈦礦太陽能電池

本研究提出並實驗驗證了一種可同時錨定陽離子和陰離子缺陷的界面修飾策略,以4,5-二氰基咪唑為例,實現了對未配位離子缺陷的協同鈍化,並同步固定相鄰對應離子。DCI修飾有效抑製了離子遷移和相分離,使鈣鈦礦層由拉伸應力轉變為壓縮狀態,最終使器件實現了26.10%的冠軍效率(認證25.53%)。未封裝器件在最大功率點連續運行1600小時後仍保持95%以上的初始效率,並在12次光暗循環測試中幾乎無衰減,在85℃氮氣環境中2000小時後仍保持98.2%的初始效率。

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2025/ee/d5ee04111b


02

晶粒空間隔離解耦光緻晶格演化以提升鈣鈦礦太陽能電池穩定性

本研究開發了一種原位聚合策略,使用單體2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸鹽,在鈣鈦礦薄膜退火過程中聚合形成柔軟的交叉鏈接聚合物。該聚合物作為晶界隔離層,實現了鈣鈦礦晶粒之間的物理空間隔離,有效緩解了光緻晶格膨脹和應力/應變積累,同時抑製了離子遷移和應變誘導的缺陷演化。系統實驗與理論研究表明,P-AMPS 提升了薄膜質量和晶格完整性,顯著增強了鈣鈦礦薄膜的光機械穩定性。采用該方法製備的無甲胺鈣鈦礦太陽能電池實現了25.78%的光電轉換效率。在ISOS-L-1標準下,基於P-AMPS的器件在1500小時連續光照後仍保持83.52%的初始最大功率點效率。這種基於原位聚合的晶粒空間隔離策略為鈣鈦礦太陽能電池的商業化提供了新的設計思路。

https://doi.org/10.1002/adma.202511062


03

27.02%效率+1200小時零衰減!戰略性界面接觸工程穩定高效率鈣鈦礦太陽能電池

本文提出一種采用七氟丁酸鈉對鈣鈦礦表面進行全功能化的戰略性界面工程方法。七氟丁酸鈉作為離子屏蔽層,可調控鈣鈦礦表面功函數並提高缺陷形成能,從而改善其與電子傳輸層的界面接觸,減少複合損失並增強電子提取能力。研究發現,SHF功能化的鈣鈦礦表面促進形成均勻緻密的C₆₀層,有效阻隔離子擴散並穩定器件結構。基於該策略的p-i-n結構鈣鈦礦太陽能電池實現了27.02%的光電轉換效率(認證效率26.96%,最大功率點跟蹤效率26.61%),1 cm²活性面積的器件效率也達25.95%。器件在連續1倍太陽光照射下最大功率點運行1200小時後仍保持100%初始效率,並在85°C高溫老化1800小時後保持92%初始效率,–40°C至85°C熱循環200次後仍保持94%效率。

https://doi.org/10.1038/s41566-025-01791-1


04
共價有機框架均質化自組裝單分子層用於倒置鈣鈦礦太陽能電池

本文提出了一種合理的SAM均質化策略,通過共組裝將兩種定製設計的共價有機框架引入MeO-4PACz SAM中。這些COFs設計具有剛性卟啉核心以增強電荷傳輸,以及柔性親水側鏈以改善基底潤濕性。COFs的引入通過π-π相互作用和氫鍵有效抑製了MeO-4PACz的聚集,形成了均勻、導電且錨定良好的SAMs。因此,修飾後的SAMs促進了鈣鈦礦結晶,減少了埋底界面缺陷,並改善了電荷提取。采用Zn-PT-COF修飾SAM的器件實現了26.39%的冠軍效率(認證效率26.12%),遲滯可忽略不計,並具有出色的運行穩定性,在連續運行1000小時後仍保持95%的初始效率。本研究提供了一種全面的分子水平策略,以克服MeO-4PACz的固有局限性,為高效穩定的PSCs提供了可行路徑。

https://doi.org/10.1002/anie.202519875


05

通過快速多模態表征預測先進p-i-n鈣鈦礦器件的開路電壓趨勢

本研究展示了一種多模態測量方法,可在製備過程中快速測定超過100個鈣鈦礦器件的最大可實現開路電壓及其預測值。通過將這些測量集成在單一平台中,實現了多種數據的同步采集。我們證明,這些數據與自動化分析可用於快速理解並預測先進器件結構中開路電壓的定量變化趨勢。所提出的數據與自動化分析流程為快速篩選可提升開路電壓的吸光層與電荷傳輸層組合提供了可靠途徑。

https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsenergylett.5c02730


06

26.7%效率+97%穩定性:PMEAI分子“一石三鳥”破解鈣鈦礦界面難題

本研究設計了一種多功能有機銨鹽分子PMEAI,將其引入鈣鈦礦與C₆₀界面。該分子水平排列在鈣鈦礦表面,不僅有效鈍化Pb和I空位缺陷,還誘導界面內建電場方向反轉,顯著降低複合損失。更重要的是,其低空間位阻特性促進了載流子傳輸。基於PMEAI的器件實現了26.7%的能量轉換效率(認證效率25.84%),並在1 cm²大面積器件中達到24.5%。該策略也適用於寬帶隙鈣鈦礦器件,效率達23.0%。此外,電場方向反轉有效抑製了Ag⁺離子從電極向鈣鈦礦層的遷移,顯著提升了器件穩定性:在ISOS-L-2條件下1500小時後仍保持97%初始效率,在ISOS-D-1條件下1344小時後幾乎無衰減。

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2025/ee/d5ee02667a


07

揭秘無機鈣鈦礦太陽能電池的離子動態:溫度與有機層的影響

本研究通過25-125℃溫域下的BACE與Mott-Schottky測試,系統分析了含/不含有機p層的CsPbBr₃器件中離子密度、遷移率及電子缺陷特征。研究指出,僅當離子響應完全激活時,兩種方法才能可靠估計移動離子密度。溫度升高通過提升離子遷移率激活離子響應,使離子參數可量化。BACE測量顯示離子遷移率與濃度隨溫度升高而增加,並可通過離子飛行時間計算Br⁻激活能;Mott-Schottky測試則呈現高頻電子缺陷平台與低頻離子缺陷平台。特別發現有機空穴傳輸層會導緻測量誤差及更大的移動離子濃度,而無機結構器件則無此現象。該研究成果為無機鈣鈦礦太陽能電池的穩定性優化提供了關鍵測量方法與理論依據,對推動鈣鈦礦光伏商業化進程具有重要意義。標題采用'揭秘+影響'的衝突式表達,既體現科學深度又具備傳播吸引力,符合新能源領域公眾關注熱點。

https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsenergylett.5c02503


08
雙梯度IWO中間層解鎖鈣鈦礦/矽疊層太陽能電池31.91%效率的新鑰匙

本研究針對鈣鈦礦/矽疊層太陽能電池的填充因子瓶頸提出基於雙梯度鎢摻雜氧化銦(IWO)中間層的創新方案。通過Silvaco TCAD模擬發現,IWO功函數梯度化可同時優化鈣鈦礦子電池的空穴提取(高功函數區)與矽子電池的電子傳輸(低功函數區)。實驗采用反應等離子體沉積技術,通過精確調控氧氬流量比,成功製備出具有梯度功函數的雙IWO中間層。該結構不僅解決了界面能級失配問題,還促進了載流子的有效複合。進一步優化IWO表面化學,增強了與MeO-4PACz空穴傳輸層的錨定作用,使鈣鈦礦層結晶質量顯著提升,最終實現31.91%的認證效率。這一“以矽為中心”的工藝路線具有高可擴展性,為疊層電池產業化開辟了新路徑。

https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsenergylett.5c02331


09

原位聚合驅動的動態中間相轉變用於空氣製備柔性鈣鈦礦太陽能電池中的活性結晶調控

本文提出了一種原位聚合驅動的動態中間相轉變策略,通過穩定碘化鉛膠體並引導鈣鈦礦結晶動力學,以減輕水分幹擾。具體而言,可聚合小分子配體丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨-丙烯酰胺與PbI₂配位形成亞穩態的PbI₂-DAC-DMF相,並在原位聚合過程中動態演化為PbI₂-DAC和PbI₂-is(DAC)加合物。這種中間相預生長工程最大限度地減少了不利的PbI₂-DMF複合物,並在成核與晶體生長過程中施加熱力學和動力學調控,促進了α相鈣鈦礦的生長。因此,在環境空氣中製備的經過is-DIPT修飾的冠軍柔性器件實現了24.17%(0.092 cm²)和23.26%(1 cm²)的效率。此外,得益於柔性聚合物網絡,聚合後的鈣鈦礦薄膜楊氏模量降低、機械強度提高,在經曆2萬次彎曲(曲率半徑6 mm)後仍保持86.7%的初始效率。

https://doi.org/10.1002/adfm.202524919


10

自組裝分子/鈣鈦礦界面多功能有機橋實現高性能倒置鈣鈦礦太陽能電池

本研究選用一種多功能界面橋分子2-溴-5-二氟甲基-[1,3,4]噻二唑,將其集成於自組裝分子/鈣鈦礦埋底界面。該橋分子可優化自組裝分子層的形貌與能級結構,其N原子可與鈣鈦礦前驅體中的Pb²⁺配位,調控結晶過程並鈍化缺陷。經BFS修飾的倒置鈣鈦礦太陽能電池實現了26.16% 的能量轉換效率,填充因子高達86.06%,優於對照組器件的24.49%。此外,BFS中強吸電子基團二氟甲基不僅促進電荷分離與傳輸,還可與甲脒陽離子形成氫鍵,提升器件穩定性。基於BFS的器件在氮氣環境中存儲4000小時後仍保持初始效率的90%,在最大功率點跟蹤條件下運行500小時後仍保持81% 的初始效率。本研究為開發低成本、高性能鈣鈦礦太陽能電池提供了一種新型界面修飾策略。

https://doi.org/10.1002/adfm.202520372


11

柔性鈣鈦礦/晶體矽疊層太陽能電池再破世界紀錄

本研究報道了一種認證效率達33.6% 的柔性鈣鈦礦/晶體矽疊層太陽能電池,並實現了2.015 V的開路電壓記錄,性能媲美剛性器件。該柔性疊層電池在17.6 mm彎曲半徑下經曆5000次彎曲循環後,仍保持91%的初始效率;在連續光照下的運行穩定性表現出色,T₈₀壽命超過2000小時;在85°C/85%相對濕度的濕熱測試中,1000小時後仍保持90%的初始效率。這一突破得益於采用反應等離子體沉積的鈰氫共摻氧化銦複合層,提升了自組裝分子覆蓋度與界面電荷傳輸效率,並結合原位退火的鋅摻雜氧化銦前透明電極,顯著增強了器件的光電性能與機械強度。

https://doi.org/10.1038/s41586-025-09835-w


12
手性+自旋=效率翻三倍!開創有機太陽能電池新材料策略

本研究開發了手性雙面NFA:(S,S)-IE4F 與 (R,R)-IE4F,其以indaecmodithiophene為核心,橋連sp³碳上分別接有親水性寡聚乙二醇與疏水性苯基。同時合成了外消旋體 rac-IE4F 和非雙面非手性異構體 meso-IE4F 作為對照。相較於 meso-IE4F,雙面異構體表現出更高的溶解性、更有利於載流子傳輸的分子堆積及更大的偶極矩。值得注意的是,(S,S)/(R,R)-IE4F 純膜及其與PBDB-T構成的體異質結均表現出顯著CISS效應,自旋極化率分別達~70%和~50%。最終,基於純手性雙面IE4F的OSC實現了8.17%的能量轉換效率,是 meso-IE4F 的三倍以上。本研究揭示了NFA異構化的重要性,並為同手性不對稱NFA提供了新的分子設計策略。

https://doi.org/10.1002/ange.202518505


13

硼-鹵素鍵鎖住缺陷,兩步法寬帶隙鈣鈦礦開壓1.29V

本研究將三(五氟苯基)硼烷(BCF)引入無機層,通過硼-鹵素鍵穩定鹵素均勻分布,調控鹵化鉛薄膜的多孔結構,促進有機鹽的擴散。此外,氟取代基與有機陽離子形成氫鍵,使BCF成為雙功能添加劑,延緩有機銨鹽與無機前驅體的反應,有利於大晶粒鈣鈦礦晶體的生長。在鈣鈦礦結晶過程中,BCF分子遷移至晶界和薄膜表面,實現對鈣鈦礦吸收層納米級形貌與結構的積極調控,最終獲得無針孔、無應力、缺陷少的鈣鈦礦薄膜。該方法製備的1.68 eV寬帶隙鈣鈦礦單結太陽能電池實現了23.49%的冠軍效率(認證效率22.73%),開路電壓達1.291 V。進一步將優化後的鈣鈦礦薄膜集成於織構矽基單片鈣鈦礦/矽疊層太陽能電池中,效率達到31.12%,為全溶液兩步法製備疊層電池中的最高值,且在連續運行500小時後仍保持90%以上的初始性能。

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2025/ee/d5ee03984c


14

單溶劑真空閃蒸法製備高效鈣鈦礦太陽能電池

本文提出了一種簡便的單溶劑真空閃蒸(SSVF)方法,使用簡化的單溶劑前驅體系統(如DMF、DMAC、GVL)製備高質量鈣鈦礦薄膜。通過在低溫真空環境下對前驅體濕膜進行處理,SSVF方法能夠精確調控溶劑蒸發動力學,從而形成高度緻密、低陷阱密度的鈣鈦礦薄膜。基於該方法製備的PSCs實現了26.93%的冠軍光電轉換效率(PCE),並獲得26.78%的認證效率(穩態效率26.39%),這是目前所有基於真空閃蒸技術報道中的最高效率之一。此外,得益於SSVF法製備的鈣鈦礦薄膜具有增強的相穩定性,所得電池表現出優異的運行耐久性,在連續運行1000小時後仍能保持94%以上的初始效率。

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2025/ee/d5ee05421d


15

鎂摻雜實現空位增強的陽離子有序化,製備出認證效率達14.9%的鋅黃錫礦太陽能電池

本研究通過摻雜鎂,在CZTSSe表面引入了額外的空位缺陷,從而降低了原子互換的能壘。這種空位輔助的方法增強了Cu-Zn有序化的動力學過程,進而減少了器件中的電荷損失。最終,我們製備的CZTSSe太陽能電池獲得了中國國家光伏產業計量測試中心認證的14.9%光電轉換效率。這一成果標誌著新興無機薄膜光伏技術的發展邁出了重要一步。

https://doi.org/10.1038/s41560-025-01902-w


16
認證26.42%!反式鈣鈦礦電池埋底修飾新策略

本文報道了一種基於分子引導的埋底界面調控策略,通過2-氨基噻唑鹽酸鹽(2-ATC1)對Al2O3納米顆粒進行功能化,實現了高效穩定的反式鈣鈦礦太陽能電池。2-ATC1分子利用其本征偶極與多重配位能力,能夠抑製Al2O3團聚、增強自組裝單分子層(SAM)潤濕性、釋放晶格應變並鈍化界面缺陷。該策略顯著改善了鈣鈦礦晶體取向與載流子提取效率,使器件的功率轉換效率(PCE)提升至26.63%(認證效率26.42%)。更為重要的是,該策略賦予器件卓越的長期運行穩定性:在無封裝條件下連續工作1000小時後仍保持80%初始效率,儲存2000小時後仍保持90%性能。此外,所提出的分子調控方法還適用於寬帶隙鈣鈦礦器件及多種不同的SAM界面體系,展現出廣泛的通用性。該研究為高性能、長壽命鈣鈦礦光伏器件的規模化製備提供了新思路。

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2025/ee/d5ee05094d


17

界面分子取向誘導場反轉用於高效反式鈣鈦礦太陽能電池

本研究在鈣鈦礦和C60界面之間戰略性地設計了一種多功能有機銨鹽,即2-(4-(氨基甲基)苯基)乙基-1-碘化銨(PMEAI)。水平排列的PMEAI抑製了Pb-和I-空位缺陷,並誘導鈣鈦礦/C60界面上的內置電場反轉,有效地減少了界面複合損失。更重要的是,它表現出極小的分子位阻,加速了載流子的運輸。由此產生的鈣鈦礦太陽能電池實現26.7%的功率轉換效率(認證PCE: 25.84%)。在1 cm2的有效面積內,效率達到了24.5%。PMEAI作為鈍化層的廣泛適用性可以實現23.0%效率的高性能寬帶隙鈣鈦礦太陽能電池。此外,從C60向鈣鈦礦取向的重定向電場抑製了Ag+離子從電極向鈣鈦礦層的遷移,從而顯著提高了運行穩定性。經過PMEAI處理的器件在iso-l-2協議下1500小時後仍保持97%的初始效率,在iso-d-1老化1344小時後表現出可忽略不計的衰減。

https://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2025/EE/D5EE02667A


18

通過共軛離子添加劑的協同體和界面鈍化可實現26%效率的PTAA基鈣鈦礦太陽能電池

本文報道了一種共軛離子添加劑,旨在協同集成界面工程和體鈍化。陽離子π共軛部分定位於晶界和鈣鈦礦/PTAA界面,可實現能級調諧、缺陷鈍化和增強空穴提取,而陰離子部分優先位於鈣鈦礦/SnO2界面,可鈍化界面缺陷,提高薄膜質量。這種雙位置調製產生高質量的鈣鈦礦薄膜,抑製了能量紊亂和改善了電荷提取。因此,采用PTAA的正式結構鈣鈦礦太陽能電池的效率為(25.73±0.35)%,而15.17 cm2的迷你模塊的效率為(22.96±0.61)%。該器件表現出出色的穩定性,在85°C的氮氣中進行960 h的熱老化後,保持了86%的原始效率。這項工作表明,合理設計的共軛離子添加劑可以同時優化體相和界面性能,為高效、穩定、可擴展製造的鈣鈦礦太陽能電池提供了一條可行的途徑。

https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/aenm.202504647


19

Sn-Pb鈣鈦礦太陽能電池中均勻SnF2誘導應變調製用於高性能單片全鈣鈦礦疊層

本文報告了一種精確的調節策略,即使用苯乙基氯化銨(PEACl)來調節過量SnF2的分布。PEACl與SnF2之間的氫鍵作用,加上位阻效應,使得SnF2在晶界處均勻分散,有效抑製了SnF2相偏析,促進了Sn-Pb鈣鈦礦的均勻結晶。此外,還揭示了通過PEACl對SnF2分布的精確調控可以有效地釋放鈣鈦礦薄膜中的局部應變。SnF2+PEACl處理的單結Sn-Pb器件顯示出卓越的功率轉換效率為23.52%,大大優於對照器件的20.83%。優化後的雙端(2-T)單片全鈣鈦礦疊層太陽能電池的效率達到了28.89%。值得注意的是,這些疊層器件在一個太陽照射下,在最大功率點連續工作670小時後,保持了超過80%的初始效率,表現出優異的長期穩定性。

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202515733


20

膠束誘導成核和表面化學拋光協同策略用於高效錫鉛混合鈣鈦礦太陽能電池

本研究介紹了一種結合膠束誘導成核和表面化學拋光的雙分子協同調控方法,用於錫鉛混合鈣鈦礦太陽能電池的結晶控製和缺陷鈍化。錫鉛混合鈣鈦礦前驅體膠束誘導成核策略通過與4-肼基苯腈鹽酸鹽(HBN)的氫鍵和選擇性配位改變了膠束的特性,從而降低了臨界成核濃度,加速了鈣鈦礦的均勻同步成核。這種結晶控製策略顯著提高了錫鉛混合鈣鈦礦薄膜的質量,抑製了不可控薄膜形成過程中缺陷的引入。表面化學拋光策略包括用肼基苯基磺胺鹽化物(HSA)鈍化錫鉛混合鈣鈦礦界面缺陷,抑製二價錫的氧化並優化界面上載流子的提取。最終,獲得了功率轉換效率為24.01%的錫鉛混合鈣鈦礦太陽能電池,封裝器件在長時間光照下的T80值為391 h。

https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202510763


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