太阳能电池前沿每周精选丨0506-0512
纳米人 纳米人 2019-05-15
1. 南洋理工大学Small:倒置钙钛矿太阳电池中有机电子传输材料的研究进展

有机n型材料已被证明是倒置钙钛矿太阳能电池(p-i-n PSC)中有希望的电子传输层(ETL),因为这些材料具有易于合成和纯化,可调的能级,良好的电子迁移率,低成本,在不同有机溶剂中的良好溶解性和合理的化学/热稳定性等几个优点。考虑到这些积极因素,南洋理工大学Qichun Zhang团队强调了使用这些有机材料作为ETL实现有效p-i-n PSC的方法。此外,还介绍了有机结构,电子传输性质,ETL引起的电极工作功能,以及p-i-n PSC的关键相关参数(PCE和稳定性)。希望本综述能为未来开发新型有机n型材料作为ETL提供基础指导,以实现更高效的p-i-n PSC。

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Said, A. A.; Xie, J.; Zhang, Q., Small 2019, 0, 1900854.

Doi:10.1002/smll.201900854.

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/smll.201900854

 

2. AM:超过18%效率!光交联聚酯助力高效柔性钙钛矿太阳能电池

低温制备给了柔性器件钙钛矿电池很大机遇,然而柔性器件的机械稳定性一直存在问题。苏州大学王照奎,廖良生联合柏林亥姆霍兹材料与能源中心Antonio Abate团队采用光交联的聚酯(C-PCBOD)用于改善MAPbI3钙钛矿膜的机械稳定性。此外,证明了C-PCBOD可以钝化钙钛矿的晶界和减少陷阱态,并增强了MAPbI3的稳定性。因此,在刚性和柔性基材上制备MAPbI3钙钛矿太阳能电池,效率分别为20.4%和18.1%。

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Li, M., Yang, Y.‐G., Wang, Z.‐K., Kang, T., Wang, Q., Turren‐Cruz, S.‐H., Gao, X.‐Y., Hsu, C.‐S., Liao, L.‐S., Abate, A., Perovskite Grains Embraced in a Soft Fullerene Network Make Highly Efficient Flexible Solar Cells with Superior Mechanical Stability. Adv. Mater. 2019, 1901519.

Doi.org/10.1002/adma.201901519.

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201901519

 

3. 陈红征Angew:14.09%效率,高效稳定2D钙钛矿太阳能电池

陈红征团队首次实现了高质量2D BA2MAn-1PbnI3n+1(n = 5)钙钛矿薄膜的制备,晶粒尺寸增大超过1 μm,优先取向生长将第二间隔阳离子(SSC+)引入前体溶液中。研究表明,SSC+添加可以在前体溶液中诱导聚集。前体聚集体通过诱导成核和减少成核位点有利于形成大晶粒。采用苯乙基铵作为SSC+,优化的倒置平面钙钛矿太阳能电池的最高效率为14.09%,这是BA2MAn-1PbnI3n+1(n = 5)的最高值。未密封的装置通过在暴露于空气1000小时后保持其初始效率的约90%(相对湿度为 25±5%),显示出良好的水分稳定性。


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Lian, X. , Chen, J. , Qin, M. , Zhang, Y. , Shuoxun, T. , Lu, X. , Wu, G. and Chen, H. (2019), The Second Spacer Cation Assisted Growth of 2D Perovskite Film with Oriented Large Grain for Highly Efficient and Stable Solar Cells. Angew. Chem. Int. Ed.. 2019

Doi:10.1002/anie.201902959

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201902959

 

4. M. G. Kanatzidis最新JACS:基于乙二胺的高性能Pb/Sn钙钛矿太阳能电池

M. G. Kanatzidis团队开发出了一种混合的Pb/Sn基钙钛矿含大的乙二胺,{en} FA0.5MA0.5Sn0.5Pb0.5I3,可以表现出理想的带隙为1.27至1.38 eV,适用于组装具有更高效率的单结太阳能电池。{en} FA0.5MA0.5Sn0.5Pb0.5I3结构具有大量的Pb/Sn空位,并且具有比没有en和空位的相同结构高得多的化学稳定性。这种新特性降低了暗电流和载流子陷阱密度,并增加了Pb/Sn基钙钛矿薄膜的载流子寿命。因此,使用{en} FA0.5MA0.5Sn0.5Pb0.5I3光吸收剂的太阳能电池具有显着提高的空气稳定性和效率提高。在覆盖薄的MABr顶层之后,{en} FA0.5MA0.5Sn0.5Pb0.5I3优化的效率为17.04%。

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Ke, W.; Spanopoulos, I.; Tu, Q.; Hadar, I.; Li, X.; Shekhawat, G. S.; Dravid, V. P.; Kanatzidis, M. G., Ethylenediammonium Based “Hollow” Pb/Sn Perovskites with Ideal-Bandgap Yield Solar Cells with Higher Efficiency and Stability. J. Am. Chem. Soc. 2019.

Doi:10.1021/jacs.9b03662.

https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/jacs.9b03662

 

5. 葛子义AEM综述:无电子传输层钙钛矿太阳能电池的最新进展

无电子传输层(ETL)的钙钛矿太阳能电池(PSC)是实际应用中简单的结构,适用于简单的制造工艺和低成本的大面积PSC,还有助于进一步探索钙钛矿材料的潜力,并了解PSC的工作原理。宁波材料所的葛子义团队讨论了简化器件结构和流程,概述了PSC的演变过程,重点是无ETL的PSC。其中涉及关键问题、工作机制、存在的问题以及未来的改进方向。旨在促进低成本和易加工的无ETL PSC的发展,以实现更高效性能的PSC。

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Huang, L. K., Ge, Z. Y., Simple, Robust, and Going More Efficient: Recent Advance on Electron Transport Layer‐Free Perovskite Solar Cells. Adv. Energy Mater. 2019, 1900248.

Doi.org/10.1002/aenm.201900248.

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/aenm.201900248

 
6. 徐保民AFM:低温合成的SnO2用于柔性高效钛矿太阳能电池

南方科技大学的徐保民研究团队通过简单的水热处理在低至100°C的温度下合成出了表面清洁和高度结晶的SnO2。基于SnO2电子传输层的钙钛矿太阳能电池在刚性玻璃/ITO基底上显示出20.3%的效率,并且在柔性PEN/IT基底上的效率为18.1%,并且认证的效率为17.3%。

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Liu, C., Zhang, L. Z., Zhou, X. Y., Gao, J. S., Chen, W., Wang, X. Z., Xu, B. M., Hydrothermally Treated SnO2 as the Electron Transport Layer in High‐Efficiency Flexible Perovskite Solar Cells with a Certificated Efficiency of 17.3%. Adv. Funct. Mater. 2019, 1807604.

Doi.org/10.1002/adfm.201807604.

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adfm.201807604

 

7. JMCA:(C6H5NH3)BiI4无铅钙钛矿,具有> 330天的湿度稳定性

高度稳定和无毒的钙钛矿材料对于实现钙钛矿太阳能电池的商业进程至关重要。近日,西安交通大学杨冠军研究团队报道了(C6H5NH3)BiI4钙钛矿材料的光电性能和稳定性。研究人员使用环保型气泵处理技术,制造致密且无针孔(C6H5NH3)BiI4膜。值得注意的是,研究人员获得了迄今为止报道的最大Bi基钙钛矿膜大面积(> 20cm2)。此外,(C6H5NH3)BiI4钙钛矿在乙醇中表现出良好的溶解性,且乙醇是一种安全且环保的溶剂。热重分析结果表明,在~184℃时开始出现重量损失,表明该材料具有优异的热稳定性。最重要的是,由于存在疏水性有机链,(C6H5NH3)BiI4薄膜可以在环境空气中耐受334天的连续水分暴露,这是迄今为止无铅钙钛矿材料最长的水分稳定性测试。这项工作为实现潜在光电应用的高稳定性和无毒钙钛矿材料铺平了道路。

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Li, X.-L. Yang, G.-Y. et al. (C6H5NH3)BiI4: A Lead-Free Perovskite with >330 Days Humidity Stability for Optoelectronic Applications. JMCA 2019.

DOI:10.1039/C9TA02421B

https://pubs.rsc.org/en/content/articlepdf/2019/ta/c9ta02421b

 

8. ACS Energy Lett.:21.09%!最高效率钙钛矿单晶太阳能电池问世

近日,阿卜杜拉国王科学大学Omar F. MohammedOsman M. Bakr研究团队使用溶液空间限制的反温晶体生长方法实现二十微米厚的单晶MAPbI3钙钛矿的制备,其太阳能电池器件功率转换效率达到21.09 %填充因子高达84.3%,创造了钙钛矿单晶太阳能电池的新纪录,并为钙钛矿太阳能电池实现高填充因子开辟了道路。

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Chen, Z. Mohammed, O. F. Bakr, O. M. et al. Single-Crystal MAPbI3 Perovskite Solar Cells Exceeding 21% Power Conversion Efficiency. ACS Energy Lett.2019.

DOI:10.1021/acsenergylett.9b00847

https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/pdf/10.1021/acsenergylett.9b00847

 

9. AM:钙钛矿太阳能电池的缺陷和接触钝化

金属卤化物钙钛矿由于具有吸引人的光电特性,在过去几年中,钙钛矿太阳能电池(PSC)的功率转换效率(PCE)取得了巨大进步,现在记录值超过24%。然而,钙钛矿的晶格通常包括缺陷,例如填隙,空位和杂质;在晶界和晶界处,也可以存在悬空键,这些都有助于光载流子的非辐射复合,这些是达到30%理论极限效率的重要障碍。近日,阿卜杜拉国王科技大学Erkan AydinStefaan De Wolf研究团队认为PSC中各种电压限制机制的起源应是重点研究对象,并讨论了可能的解决策略。研究人员描述了接触钝化方案以及这些方法对降低滞后的影响。此外,研究人员阐明了几种证明钝化接触如何增加PSC稳定性的策略。最后,研究人员展望了钝化接触界面以推动高效PSC商业化进程的重要性。

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Aydin, E. Wolf, S. D. et al. Defect and Contact Passivation for Perovskite Solar Cells. AM 2019.

DOI:10.1002/adma.201900428

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/adma.201900428

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