2019年度刷爆朋友圈的太阳能电池naturescience工作汇总

1、2019年度太阳能电池顶刊Nature & Science论总华算科技 制作编辑12019年太阳能电池新突破n 上海交通大学-马萨诸塞大学：17.4%有机太阳能电池n 中科院化学所：14.2%为有机叠层太阳能电池n KRICT/MIT：24.2%单节钙钛矿太阳能电池n KRICT/MIT：25.2%单节钙钛矿太阳能电池n 阿特斯太阳能光电有限公司：22.8%多晶硅太阳能电池2Eu3+/Eu2+离子对赋予钙钛矿太阳能电池超稳操作耐久性Science 18 January北京大学周欢萍, 严纯华和孙聆东等人发现， 铕离子对Eu3+- Eu2+可充当“氧化还原穿梭”，其 在周期性的转变中同时氧化Pb

2、0 并还原I0 。所制备的器件实现了21.52%的转换效率(PCE)，并 且具有显著改善的长期耐久性。在1-sun连续光照和85下加热1500小时后，这些器件分别保 持92%和89%的峰值PCE；在最 大功率点跟踪500小时后获得了91%的原始稳定PCE。A Eu3+-Eu2+ ion redox shuttle imparts operational durability to Pb-I perovskite solar cells/content/363/6424/2653首次揭示碱金属离子对钙钛矿的影响!Science 08 Fe

3、bruary美国麻省理工学院的J.-P. Correa-独引入碘化铯，或者引入碘化铯与碘化铷使Br和I等卤素的分布都变得更加均匀化。而且，无论引入的碘化铯化学计量如何变化，卤素的均匀分布都不会有很大影响。卤素的均质化增强了电荷载流子寿命，优化了空间载流子动力学，并实现了更优异的光伏器件性能。研究指出，铷和钾相在高度浓缩的簇中发生相分离。碱金属含量必须控制在较低浓度，一旦含量升高，就容易团聚并形成团簇，增加复合活性。Homogenized halides and alkali cation segregation in alloyed organic-inorganic perovskitesh

4、ttps://content/363/6427/627423.3%! 22.7%认证效率，P3HT基钙钛矿太阳能电池NATURE 28 MARCH韩国化学技术研究所(KRICT)的Eui Hyuk Jung等人提出了一种高效钙钛矿太阳能电池的器件架构，使用无掺杂剂的P3HT作为空穴传输材料。通 过钙钛矿表面上的正己基三甲基溴化 铵的原位反应，在窄带隙光吸收层的 顶部形成薄的宽带隙卤化物钙钛矿层。器件具有22.7%的认证效率。在没有 封装和85%湿度下表现出良好的稳定; 并且在封装和室温1-sun照射下具有长 达1370小时的操作稳定性，保持95% 的

5、初始效率。将P3HT通过旋涂、刮涂法均可以扩展到大面积模组(24.97 cm2)这些模组采用条形涂层方法制造， 用于沉积P3HT，并分别实现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全钙钛矿串联太阳能电池Science 03 May美国托莱多大学的鄢炎发和美国国家可再生能源实验室的朱凯、J.J.Berry 发现硫 酸

6、胍(GuaSCN) 的加入能够显著提升有机- 无机低带隙( 约1.25 eV)(FASnI3)0.6(MAPbI3)0.4 钙钛矿薄膜的结构和光电性能。通过这一方法， 器件缺陷密度被大大降低；载流子的 寿命被提高到大于1 s的水平；载流 子扩散长度从500 nm延伸到2.5 m； 显著降低了表面重组速度；减少了薄 膜结构缺陷。这些性能的改善不仅减 少了能量失调的情况，还实现了效率 大于20%的低带隙单结钙钛矿太阳能 电池。当与宽带隙太阳能电池结合时， 研究人员更是获得了效率分别高达25%的4端和23.1%的2端全钙钛矿型多晶薄膜串联太阳能电池。Carrier lifetimes of 1 s

7、in Sn-Pb perovskites enable efficient all-perovskite tandem solar cells /content/364/6439/4756离子液体添加剂助力长期稳定的钙钛矿太阳能电池NATURE 11 JULY在过去几年中，通过调整钙钛矿的组成， 优化器件结构内的界面，以及使用新的 封装技术, 这些器件的长期运行稳定性得到了极大的改善。但是，器件稳定性 方面仍然需要改进。钙钛矿活性层中的 离子迁移-特别是在光照和热量下-可以 说是最难缓解的方面。牛津大学Sai Bai、Feng Gao以

8、及Henry J. Snaith将离子液体纳入钙钛矿薄膜，提高了器件效率， 显著提高了器件的长期稳定性。在70至75的连续模拟全光谱太阳光下，最稳 定的封装器件在超过1800小时后性能仅 下降约5，并且估计器件下降至其峰值性能的百分之八十所需的时间是约5200小时。该研究演示了在恶劣条件下 长期运行稳定的太阳能电池是实现可靠 的钙钛矿光伏技术的关键一步。Planar perovskite solar cells with long-term stability using ionic liquid additives /articles/s41586-

9、019-1357-27稳定! ! ! 铅氧化物稳定钙钛矿电池Science 02 August北卡罗来纳大学黄劲松团队通过 将钙钛矿与硫酸盐或磷酸盐离子 反应，将卤化铅钙钛矿表面转化 为水不溶性铅（II）氧盐，可以有 效地稳定钙钛矿表面和体相材料。这些封端铅氧化物薄层通过形成 强化学键来增强钙钛矿薄膜的耐 水性。宽带隙铅氧化物层还通过 钝化未对称的表面引线中心（缺 陷成核位点）来降低钙钛矿表面 上的缺陷密度。 铅氧化物层的形成增加了载流子复合寿命并将太阳能电池的效率提高到21.1%。在AM 1.5G照射下，铅氧化物层稳定的封装器件在65稳定输出1200 小时， 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热力学稳定的-CsPbI3钙钛矿太阳能电池效率逾18%Science 09 August赵 一 新 、 Michael Grtzel, M. Ibrahim Dar和戚亚冰团队获得了高结晶度的- CsPbI3薄膜，具有更广泛的光谱响应和 增强的相稳定性。 同步加速器的X射线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-包括电感 耦合等离子体质谱法和飞行时间二次 离子质谱法证实了它们的全无机组成。通过用碘化胆碱表面处理进一步减轻 了钙钛矿层中裂缝和空洞的影响，这增加了电荷载流子寿命并改善了- CsPbI3吸收层和载流子选择性接触之间 的能级对准。由处理过的材料制成的 钙钛矿太阳能电池具有高度可重复性和稳定的效率，在455的环境条件下达到18.4%。Thermodynamically stabilized -CsPbI3based perovskite solar cells with efficiencies 18% /content/365/6

12、453/5919应变黑相CsPbI3薄膜的热不平衡Science 16 August鲁汶大学Julian A. Steele、Johan Hofkens研究团队使用衬底夹紧和双轴应变实现室温下稳定的黑相CsPbI3薄膜。研究人员基于同步加速器的掠入射广角X射线散射来跟踪在330退火后冷却时，黑色CsPbI3薄膜内晶体畸变和应变驱动纹理形成。应变界面大大提高了黑色CsPbI3薄膜的热稳定性，并通过热力学计算模型验证了这一响应。Thermal unequilibrium of strained black CsPbI3 thin films

13、/content/365/6454/68910稳定钙钛矿半导体的异质结构Science 16 August上海交通大学韩礼元和杨旭东团队通过在表面富铅钙钛矿薄膜上沉积氯化氧化石墨烯层制备了稳固异质结结构的钙钛矿太阳能电池。在富Pb表面的FAxMA1- xPb1+ yI3膜和氯化氧化石墨烯层之间形成强Pb-Cl和Pb-O键，抑制了层-层离子 移动对异质结结构和光电性能的破坏， 有效提高了电池的耐久性。该方法在很 大程度上阻止钙钛矿组分的损失，从而减少对有机空穴传输层的损伤。1.02 cm2有效面积的PSCs获得了接近21%的 效率，并在AM1.5G光照和60时运行1000小时后，仍能获得90%的

14、初始效率。老化后的器件经认证仍能获得18.6%的 稳定输出效率。Stabilizing heterostructures of soft perovskite semiconductors11高强度照射下的本质稳定有机太阳能电池NATURE 11 SEPTEMBER美国密歇根大学的Forrest等研究了一类非常稳定的热蒸发单结有机光伏电池。他们将封装好的电池暴露在高达37个太阳的白光下以加速其老化过程。在暴光超过68天之后，电池效率保持了初始效率的87%以上。电池的降解速率随光照强度强度呈超线性增加，研究人员据此外推得到其固有寿命t80 超过4.9107 小时，这相当于户外的27000年。此外

15、， 他们将有机光伏电池置于20个太阳的紫外线(365 nm)照射下848小时，同样的衰减剂量需要在室外累积1.7 104 小时（9.3年）。该试验期间未观察到明显的效率损失。该工作发现在惰性气氛中封装的有机太阳能电池是非常稳定的，为未来实用的能源发电技术应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! 稳定的-FAPbI3钙钛矿电池Science 08 NovemberSang Il SeoK团队通过掺杂二氯化亚甲基二铵（MDACl2）稳定了-FAPbI3相， 并获得了26.1至26.7mA cm-2的认证短路电流密度，经过认证的功率转换效 率（PCE）为23.7%。在包括紫外线的 完全光照和最大功率点处运行600小时后，可以保持超过90的初始效率。 即使在150C的空气中退火20小时，未 封装的器件也保留了其初始PCE的90 以上。且相对于通过MAPbBr3 稳定的FAPbI3 参照器件，其具有出色的热稳定性和湿度稳定性。Efficient, stable solar cells by using inherent bandgap of -phase formamidinium lead iodide13茶碱处理! 22.6效率的钙钛矿太阳能电池Science 20 December表面陷阱介导的非辐射电荷复合是实现高效金属卤化物钙钛矿光伏电池的主要限制。加州大学洛杉矶分校的杨阳，Jingjing Xu