1、2019年度太陽能電池頂刊Nature & Science論總?cè)A算科技 制作編輯12019年太陽能電池新突破n 上海交通大學(xué)-馬薩諸塞大學(xué)：17.4%有機(jī)太陽能電池n 中科院化學(xué)所：14.2%為有機(jī)疊層太陽能電池n KRICT/MIT：24.2%單節(jié)鈣鈦礦太陽能電池n KRICT/MIT：25.2%單節(jié)鈣鈦礦太陽能電池n 阿特斯太陽能光電有限公司：22.8%多晶硅太陽能電池2Eu3+/Eu2+離子對賦予鈣鈦礦太陽能電池超穩(wěn)操作耐久性Science 18 January北京大學(xué)周歡萍, 嚴(yán)純?nèi)A和孫聆東等人發(fā)現(xiàn)， 銪離子對Eu3+- Eu2+可充當(dāng)“氧化還原穿梭”，其 在周期性的轉(zhuǎn)變中同時(shí)氧化Pb

2、0 并還原I0 。所制備的器件實(shí)現(xiàn)了21.52%的轉(zhuǎn)換效率(PCE)，并 且具有顯著改善的長期耐久性。在1-sun連續(xù)光照和85下加熱1500小時(shí)后，這些器件分別保 持92%和89%的峰值PCE；在最 大功率點(diǎn)跟蹤500小時(shí)后獲得了91%的原始穩(wěn)定PCE。A Eu3+-Eu2+ ion redox shuttle imparts operational durability to Pb-I perovskite solar cells/content/363/6424/2653首次揭示堿金屬離子對鈣鈦礦的影響!Science 08 Fe

3、bruary美國麻省理工學(xué)院的J.-P. Correa-獨(dú)引入碘化銫，或者引入碘化銫與碘化銣?zhǔn)笲r和I等鹵素的分布都變得更加均勻化。而且，無論引入的碘化銫化學(xué)計(jì)量如何變化，鹵素的均勻分布都不會(huì)有很大影響。鹵素的均質(zhì)化增強(qiáng)了電荷載流子壽命，優(yōu)化了空間載流子動(dòng)力學(xué)，并實(shí)現(xiàn)了更優(yōu)異的光伏器件性能。研究指出，銣和鉀相在高度濃縮的簇中發(fā)生相分離。堿金屬含量必須控制在較低濃度，一旦含量升高，就容易團(tuán)聚并形成團(tuán)簇，增加復(fù)合活性。Homogenized halides and alkali cation segregation in alloyed organic-inorganic perovskitesh

4、ttps://content/363/6427/627423.3%! 22.7%認(rèn)證效率，P3HT基鈣鈦礦太陽能電池NATURE 28 MARCH韓國化學(xué)技術(shù)研究所(KRICT)的Eui Hyuk Jung等人提出了一種高效鈣鈦礦太陽能電池的器件架構(gòu)，使用無摻雜劑的P3HT作為空穴傳輸材料。通 過鈣鈦礦表面上的正己基三甲基溴化 銨的原位反應(yīng)，在窄帶隙光吸收層的 頂部形成薄的寬帶隙鹵化物鈣鈦礦層。器件具有22.7%的認(rèn)證效率。在沒有 封裝和85%濕度下表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定; 并且在封裝和室溫1-sun照射下具有長 達(dá)1370小時(shí)的操作穩(wěn)定性，保持95% 的

5、初始效率。將P3HT通過旋涂、刮涂法均可以擴(kuò)展到大面積模組(24.97 cm2)這些模組采用條形涂層方法制造， 用于沉積P3HT，并分別實(shí)現(xiàn)16.3%和16.0%的效率。Efficient, stable and scalable perovskite solar cells using poly(3-hexylthiophene) /articles/s41586-019-1036-35GuaSCN助力高效Sn-Pb全鈣鈦礦串聯(lián)太陽能電池Science 03 May美國托萊多大學(xué)的鄢炎發(fā)和美國國家可再生能源實(shí)驗(yàn)室的朱凱、J.J.Berry 發(fā)現(xiàn)硫 酸

6、胍(GuaSCN) 的加入能夠顯著提升有機(jī)- 無機(jī)低帶隙( 約1.25 eV)(FASnI3)0.6(MAPbI3)0.4 鈣鈦礦薄膜的結(jié)構(gòu)和光電性能。通過這一方法， 器件缺陷密度被大大降低；載流子的 壽命被提高到大于1 s的水平；載流 子擴(kuò)散長度從500 nm延伸到2.5 m； 顯著降低了表面重組速度；減少了薄 膜結(jié)構(gòu)缺陷。這些性能的改善不僅減 少了能量失調(diào)的情況，還實(shí)現(xiàn)了效率 大于20%的低帶隙單結(jié)鈣鈦礦太陽能 電池。當(dāng)與寬帶隙太陽能電池結(jié)合時(shí)， 研究人員更是獲得了效率分別高達(dá)25%的4端和23.1%的2端全鈣鈦礦型多晶薄膜串聯(lián)太陽能電池。Carrier lifetimes of 1 s

7、in Sn-Pb perovskites enable efficient all-perovskite tandem solar cells /content/364/6439/4756離子液體添加劑助力長期穩(wěn)定的鈣鈦礦太陽能電池NATURE 11 JULY在過去幾年中，通過調(diào)整鈣鈦礦的組成， 優(yōu)化器件結(jié)構(gòu)內(nèi)的界面，以及使用新的 封裝技術(shù), 這些器件的長期運(yùn)行穩(wěn)定性得到了極大的改善。但是，器件穩(wěn)定性 方面仍然需要改進(jìn)。鈣鈦礦活性層中的 離子遷移-特別是在光照和熱量下-可以 說是最難緩解的方面。牛津大學(xué)Sai Bai、Feng Gao以

8、及Henry J. Snaith將離子液體納入鈣鈦礦薄膜，提高了器件效率， 顯著提高了器件的長期穩(wěn)定性。在70至75的連續(xù)模擬全光譜太陽光下，最穩(wěn) 定的封裝器件在超過1800小時(shí)后性能僅 下降約5，并且估計(jì)器件下降至其峰值性能的百分之八十所需的時(shí)間是約5200小時(shí)。該研究演示了在惡劣條件下 長期運(yùn)行穩(wěn)定的太陽能電池是實(shí)現(xiàn)可靠 的鈣鈦礦光伏技術(shù)的關(guān)鍵一步。Planar perovskite solar cells with long-term stability using ionic liquid additives /articles/s41586-

9、019-1357-27穩(wěn)定! ! ! 鉛氧化物穩(wěn)定鈣鈦礦電池Science 02 August北卡羅來納大學(xué)黃勁松團(tuán)隊(duì)通過 將鈣鈦礦與硫酸鹽或磷酸鹽離子 反應(yīng)，將鹵化鉛鈣鈦礦表面轉(zhuǎn)化 為水不溶性鉛（II）氧鹽，可以有 效地穩(wěn)定鈣鈦礦表面和體相材料。這些封端鉛氧化物薄層通過形成 強(qiáng)化學(xué)鍵來增強(qiáng)鈣鈦礦薄膜的耐 水性。寬帶隙鉛氧化物層還通過 鈍化未對稱的表面引線中心（缺 陷成核位點(diǎn)）來降低鈣鈦礦表面 上的缺陷密度。 鉛氧化物層的形成增加了載流子復(fù)合壽命并將太陽能電池的效率提高到21.1%。在AM 1.5G照射下，鉛氧化物層穩(wěn)定的封裝器件在65穩(wěn)定輸出1200 小時(shí)， 保持其初始效率的96.8%。ha

10、lide perovskite surfaces for solar cell operation with wide-bandgap lead oxysalts /content/365/6452/4738熱力學(xué)穩(wěn)定的-CsPbI3鈣鈦礦太陽能電池效率逾18%Science 09 August趙 一 新 、 Michael Grtzel, M. Ibrahim Dar和戚亞冰團(tuán)隊(duì)獲得了高結(jié)晶度的- CsPbI3薄膜，具有更廣泛的光譜響應(yīng)和 增強(qiáng)的相穩(wěn)定性。 同步加速器的X射線散射揭示了高度取向的-CsPbI3晶粒的存在，并且敏感的元素

11、分析-包括電感 耦合等離子體質(zhì)譜法和飛行時(shí)間二次 離子質(zhì)譜法證實(shí)了它們的全無機(jī)組成。通過用碘化膽堿表面處理進(jìn)一步減輕 了鈣鈦礦層中裂縫和空洞的影響，這增加了電荷載流子壽命并改善了- CsPbI3吸收層和載流子選擇性接觸之間 的能級對準(zhǔn)。由處理過的材料制成的 鈣鈦礦太陽能電池具有高度可重復(fù)性和穩(wěn)定的效率，在455的環(huán)境條件下達(dá)到18.4%。Thermodynamically stabilized -CsPbI3based perovskite solar cells with efficiencies 18% /content/365/6

12、453/5919應(yīng)變黑相CsPbI3薄膜的熱不平衡Science 16 August魯汶大學(xué)Julian A. Steele、Johan Hofkens研究團(tuán)隊(duì)使用襯底夾緊和雙軸應(yīng)變實(shí)現(xiàn)室溫下穩(wěn)定的黑相CsPbI3薄膜。研究人員基于同步加速器的掠入射廣角X射線散射來跟蹤在330退火后冷卻時(shí)，黑色CsPbI3薄膜內(nèi)晶體畸變和應(yīng)變驅(qū)動(dòng)紋理形成。應(yīng)變界面大大提高了黑色CsPbI3薄膜的熱穩(wěn)定性，并通過熱力學(xué)計(jì)算模型驗(yàn)證了這一響應(yīng)。Thermal unequilibrium of strained black CsPbI3 thin films

13、/content/365/6454/68910穩(wěn)定鈣鈦礦半導(dǎo)體的異質(zhì)結(jié)構(gòu)Science 16 August上海交通大學(xué)韓禮元和楊旭東團(tuán)隊(duì)通過在表面富鉛鈣鈦礦薄膜上沉積氯化氧化石墨烯層制備了穩(wěn)固異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)的鈣鈦礦太陽能電池。在富Pb表面的FAxMA1- xPb1+ yI3膜和氯化氧化石墨烯層之間形成強(qiáng)Pb-Cl和Pb-O鍵，抑制了層-層離子 移動(dòng)對異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)和光電性能的破壞， 有效提高了電池的耐久性。該方法在很 大程度上阻止鈣鈦礦組分的損失，從而減少對有機(jī)空穴傳輸層的損傷。1.02 cm2有效面積的PSCs獲得了接近21%的 效率，并在AM1.5G光照和60時(shí)運(yùn)行1000小時(shí)后，仍能獲得90%的

14、初始效率。老化后的器件經(jīng)認(rèn)證仍能獲得18.6%的 穩(wěn)定輸出效率。Stabilizing heterostructures of soft perovskite semiconductors11高強(qiáng)度照射下的本質(zhì)穩(wěn)定有機(jī)太陽能電池NATURE 11 SEPTEMBER美國密歇根大學(xué)的Forrest等研究了一類非常穩(wěn)定的熱蒸發(fā)單結(jié)有機(jī)光伏電池。他們將封裝好的電池暴露在高達(dá)37個(gè)太陽的白光下以加速其老化過程。在暴光超過68天之后，電池效率保持了初始效率的87%以上。電池的降解速率隨光照強(qiáng)度強(qiáng)度呈超線性增加，研究人員據(jù)此外推得到其固有壽命t80 超過4.9107 小時(shí)，這相當(dāng)于戶外的27000年。此外

15、， 他們將有機(jī)光伏電池置于20個(gè)太陽的紫外線(365 nm)照射下848小時(shí)，同樣的衰減劑量需要在室外累積1.7 104 小時(shí)（9.3年）。該試驗(yàn)期間未觀察到明顯的效率損失。該工作發(fā)現(xiàn)在惰性氣氛中封裝的有機(jī)太陽能電池是非常穩(wěn)定的，為未來實(shí)用的能源發(fā)電技術(shù)應(yīng)用提供了富有希望的前景。Intrinsically stable organic solar cells under high-intensity illumination /articles/s41586-019-1544-1/content

16、/366/6476/7491223.7%效率! 穩(wěn)定的-FAPbI3鈣鈦礦電池Science 08 NovemberSang Il SeoK團(tuán)隊(duì)通過摻雜二氯化亞甲基二銨（MDACl2）穩(wěn)定了-FAPbI3相， 并獲得了26.1至26.7mA cm-2的認(rèn)證短路電流密度，經(jīng)過認(rèn)證的功率轉(zhuǎn)換效 率（PCE）為23.7%。在包括紫外線的 完全光照和最大功率點(diǎn)處運(yùn)行600小時(shí)后，可以保持超過90的初始效率。 即使在150C的空氣中退火20小時(shí)，未 封裝的器件也保留了其初始PCE的90 以上。且相對于通過MAPbBr3 穩(wěn)定的FAPbI3 參照器件，其具有出色的熱穩(wěn)定性和濕度穩(wěn)定性。Efficient, stable solar cells by using inherent bandgap of -phase formamidinium lead iodide13茶堿處理! 22.6效率的鈣鈦礦太陽能電池Science 20 December表面陷阱介導(dǎo)的非輻射電荷復(fù)合是實(shí)現(xiàn)高效金屬鹵化物鈣鈦礦光伏電池的主要限制。加州大學(xué)洛杉磯分校的楊陽，Jingjing Xu