每一次出手都是重磅!盘点钙钛矿近一年来在Nature、Science出现的痕迹!

原创 DT半导体材料 2021-06-16 18:00


钙钛矿晶体是目前广受关注,其至少由三种不同的离子组成,以卓越的电学和光学特性而闻名,在太阳能电池和光电器件中具有突出的应用潜力。小编盘点了下近一年来的重磅文章!(可能不全哦,欢迎补充~)


01

Nature

逆向思维!钙钛矿太阳电池有机夹层的CO2掺杂


近年来,钙钛矿太阳能电池发展势头迅猛,功率转换效率从2006年的3%提高到如今的25.5%,甚至与硅基光伏电池相比更具竞争力。尽管如此,钙钛矿太阳能电池的商业化仍然存在许多挑战。


其中,制备钙钛矿太阳能电池内有机空穴传输材料的关键步骤---P型掺杂,是限制其商业化进程的瓶颈之一。因为掺杂过程通常需要很长时间(几个小时到一天),并产生严重降低太阳能电池性能的副产物,使得钙钛矿太阳能电池的商业大规模生产不切实际。因此,急需开发一种新的工艺,在不牺牲转换效率的同时,能够大大缩短掺杂过程的时间,从而实现钙钛矿太阳能电池的大规模生产。



近日,来自纽约大学化学与生物分子工程系André D. Taylor教授开发出一种新颖的CO2鼓泡快速掺杂工艺,仅仅只需一分钟,便可完成整个掺杂过程。而且,经过 CO鼓泡掺杂处理的中间层的电导率比原始薄膜高约 100 倍,同时无需任何后处理即可实现稳定、高效的钙钛矿太阳能电池。所制备的钙钛矿太阳能电池在连续运行500小时后仍可以保持其初始转换效率的80%左右。相比之下,传统的氧气鼓泡工艺制备的太阳能电池在运行6小时后,转换效率便降至初始的75%以下。此外,该工艺还适用于p -型掺杂其他 π 共轭聚合物,如 PTAA、MEH-PPV、P3HT 和 PBDB-T,有望推动从有机太阳能电池到有机发光二极管 (OLED) 和有机场效应晶体管 (OFET) 甚至热电器件的研究。该方法提供了一种快速掺杂有机空穴传输层的策略,具有广泛的经济效益,有望实现钙钛矿太阳能电池的大规模化生产!研究成果以“CO2 doping of organic interlayers for perovskite solar cells”为题,发表在国际顶级期刊《Nature》上。


原文:https://www.nature.com/articles/s41586-021-03518-y


02

Nature

二元、三元纳米晶体超晶格问世!且都表现出超荧光!


钙钛矿晶体是目前广受关注,其至少由三种不同的离子组成,以卓越的电学和光学特性而闻名,在太阳能电池和光电器件中具有突出的应用潜力。有研究表明,当钙钛矿的纳米立方体与其他材料的纳米球结合时,无论是否有第三类纳米晶体,所获得的各种纳米结构都可以排列成三维“超晶格”,其排列方式与钙钛矿中的离子晶格相同。此外,纳米立方体在超晶格中的高度有序取向导致了超荧光现象,这是一种可能具有实际应用的光子集体爆发。自1993年首次报道了制备相同尺寸和形状的纳米晶的方法后,研究人员就能定制各种各样的纳米晶体形状和尺寸,并控制它们之间的相互作用和环境,从而制造出范围广泛的纳米晶体超晶格。


与荧光不同,超荧光是几个最初不相干的光激发偶极子的集体发射。当发射器集合中的所有发射器都自发地对它们的量子力学相位进行同步,并在受到激发时一起发生作用,就会发射出更强的光线。这样,输出的光线就能比把单个发射器累加在一起的效果还要强得多,从而发射出超快而明亮的光——超荧光。


近日,苏黎世联邦理工学院Maksym V. Kovalenko教授团队首次在实验上实现了具有立方和球形空间稳定的纳米晶体的共组装,并成功制备了钙钛矿型(ABO3)二元和三元纳米超晶格。在二元ABO3超晶格中,较大的球形Fe3O4或NaGdF4纳米晶体占据A位,而较小的立方CsPbBr3纳米晶体位于B和O位;而在三元超晶格中,B位置取而代之的是截短的立方PbS纳米晶体。


研究发现,在所有的超晶格构型中,立方CsPbBr3纳米晶体均具有高度取向有序排列。而且,这些超晶格还表现出超荧光,在高激发密度下具有超快辐射衰减(22 ps)的光子爆发。这一工作为进一步探索复杂、有序和功能化的钙钛矿介孔结构铺平了道路。上述工作以“Perovskite-type superlattices from lead halide perovskite nanocubes”为题,于2021年5月27日凌晨发表在国际顶级期刊《Nature》上。


原文:https://doi.org/10.1038/s41586-021-03492-5


03

Science

哌啶基离子液体!提高FACs基钙钛矿器件性能


金属卤化物钙钛矿(MHP)光吸收层的低形成能使得在室温或接近室温条件下对钙钛矿太阳能电池(PSC)进行溶液加工,但同时也产生它的不稳定性。尽管改善PSC运行稳定性和量产的研究已经取得了稳步进展,但PSC要有效运行几十年,还需要具有机械可靠性。提高PSCs的机械可靠性极具挑战性,因为MHP的形成能较低,这会导致其固有的机械性能较差,即意味着MHP是低屈服的(低杨氏模量)、柔软的(低硬度)和脆性的(低韧性)。此外,在平面PSC多层堆叠中,MHP薄膜与临近功能层之间的界面更加脆弱,容易发生过早的分层。这些因素进而限制了PSC界面稳定性和长期可靠性。


有鉴于此,布朗大学Nitin P. Padture等使用碘端自组装单分子层(I-SAM)作为“分子胶”,提升了MHP薄膜和底层SnO2电子传递层(ETL)之间脆性界面的机械韧性。研究结果表明,用末端与表面羟基反应的I-SAM处理后,电子传输层与钙钛矿混合薄膜之间的粘附韧性提高了50%,增强了器件的机械可靠性。


I-SAM处理不仅将器件( Cs0.05(FA0.85MA0.15)0.95Pb(I0.85Br0.15)3)的PCE从20.2%提高到21.4%和减小了磁滞现象,而且提高了器件在1个太阳辐照和最大功率点(MPP)连续追踪下的运行稳定性,将T80时长(保持80%初始效率的时间)从800小时增加到4000小时。运行稳定性测试表明,没有SAMs的PSC在ETL/钙钛矿界面上出现了广泛的不可逆形态降解,包括孔隙的形成和分层,而有I-SAM的PSC表现出最小的损伤积累。这种差异归因于界面上羟基的减少和界面韧性的提高。另外,研究人员还注意到SAMs不仅可用于增韧其他类型器件的界面,同时改善其他功能性能,例如热导率。


相关结果以“Interfacial toughening with self-assembled monolayers enhances perovskite solar cell reliability”为题发表在Science期刊上


原文:DOI: 10.1126/science.abf5602


04

Science

室温稳定的钙钛矿太阳能电池!


金属卤化物钙钛矿具有卓越的光电性能和可低温制备等优点,是近年来备受关注的光电材料之一,广泛用于太阳能光伏电池、发光二极管(LED)、激光器和光电探测器等光电子器件。金属卤化物钙钛矿太阳能电池的高功率转换效率主要来源于其高载流子迁移率和扩散长度以及活性层材料的可调节带隙。其中,基于甲脒(FA)的三碘化铅钙钛矿(FAPbI3)因其良好的热稳定性和接近理想带隙(薄膜中的带隙为1.45~1.51 eV)等特点而备受瞩目,被视为最有潜力走向实用的材料之一。然而,在室温条件下,FAPbI3就很容易从光活性的黑色钙钛矿相(α-FAPbI3)转变成非光活性的宽带隙黄色非钙钛矿相(δ-FAPbI3),导致材料降解,电池稳定性下降等问题。因此,如何获得室温稳定的纯α-FAPbI3薄膜,提高该类电池的长期工作稳定性是该研究领域的国际难题。


目前,提高α-FAPbI3钙钛矿薄膜稳定性的主要方法是采用混合的阴、阳离子混合掺杂,例如FAxMA1-x双阳离子, FA1-x-yMAxCsy三重阳离子,甚至是甲脒(FA+),甲胺(MA+), 铯离子(Cs+),和溴离子(Br-)等多个阳离子-阴离子杂化物。尽管这些方法有效改善了钙钛矿薄膜的稳定性及其功率转换效率,但是在加工过程中必须严格控制温度和湿度,这极大地限制了PSC的大规模生产和应用。因此,急需开发一种新的策略,来制备在室温和高湿度环境条件下稳定的α-FAPbI3薄膜,以实现未来钙钛矿太阳能电池的大规模化生产。


针对这一世界性科学难题,南京工业大学先进材料研究院黄维院士和陈永华教授团队从离子液体甲胺甲酸甲酯(MAFa)中生长出垂直排列的碘化铅薄膜。垂直生长的结构具有丰富的纳米级离子通道,可以促进碘化甲胺渗透到碘化铅薄膜中,从而能够不受环境条件影响,无论相对湿度(20%至90%)和温度(25℃至100℃)如何,均可实现稳定的α-FAPbI3钙钛矿薄膜的快速转变及合成。采用该薄膜制成的太阳能电池具有高达24.1%的功率转换效率,并表现出极高的稳定性:封装的电池在85℃和持续的光应力下,500小时仍然能够保持其初始效率的80%和90%。研究成果以“Stabilizing black-phase formamidinium perovskite formation at room temperature and high humidity”为题,于2021年3月26日凌晨发表在世界顶级期刊《Science》上。


原文:https://science.sciencemag.org/content/371/6536/1359


05

Nature

记录效率!室温制备红光钙钛矿量子点LED


钙钛矿纳米晶体在各种发射颜色范围内的光致发光量子产率都接近于100%,并且在红绿光材料中都证明了外部量子效率超过20%的发光二极管(接近于商用有机发光二极管的效率)。然而,由于形成了低带隙的富含碘化物的畴,尚未实现由混合卤化物钙钛矿形成的高效且颜色稳定的红色电致发光。英国牛津大学物理系Yasser Hassan,Henry J. Snaith, 釜庆大学Bo Ram Lee ,俄勒冈大学Cathy Y. Wong团队用多齿配体处理混合卤化物钙钛矿纳米晶体,以抑制电致发光操作下的卤化物偏析。


研究人员展示了颜色稳定的红色发射,中心波长为620nm,电致发光外量子效率为20.3%。研究表明,配体处理的关键功能是通过去除铅原子来“清洁”纳米晶体表面。密度泛函理论计算表明,配体与纳米晶体表面之间的结合抑制了碘弗伦克尔缺陷的形成,进而抑制了卤化物的偏析。并举例说明了金属卤化物钙钛矿的功能性对(纳米)晶体表面的性质极为敏感,并提出了控制表面缺陷形成和迁移的途径。这对于实现发光的带隙稳定性至关重要,并且对需要带隙稳定性的其他光电应用(例如光伏)也可能产生更广泛的影响。


上述工作以"Ligand-engineeredbandgap stability in mixed-halide perovskite LEDs"为题,于2021年3月3日发表在国际顶级期刊《Nature》上。

原文:https://doi.org/10.1038/s41586-021-03217-8


06

Nature

通过增强电荷载流子管理,提高PSCs的器件性能!


金属卤化物钙钛矿太阳能电池(PSCs),是一种新兴的光伏技术,有可能颠覆成熟的硅太阳能电池市场。在过去的几年中,由于制造规程、化学成分和相位稳定方法的发展,器件性能有了很大的改善,使PSCs成为最高效和低成本的可处理解决方案光伏技术之一。然而,这些器件的光收集性能,仍然受到过多载流子复合的限制。尽管付出了很多努力,但性能最好的PSCs的性能,还是受到了相对较低的填充因子和较高的开路电压缺陷的限制。电荷载流子管理的改进与填充因子和开路电压密切相关,从而为提高PSCs的器件性能,并达到其理论效率极限,提供了一条途径。



近日,来自美国麻省理工学院的Moungi G. Bawendi& 韩国化学技术研究所的Seong Sik Shin和JangwonSeo等研究者报告了一种通过增强电荷载流子管理,来提高PSCs性能的完整方法。相关论文以题为“Efficient perovskite solar cells via improved carrier management”发表在Nature上。与此同时,该论文登上了当期封面。


原文:https://www.nature.com/articles/s41586-021-03285-w


07

Science

钙钛矿中分子的“双重人格”


金属卤化物钙钛矿材料(ABX3)的带边结构主要由B位阳离子和X位阴离子的轨道构成。因此,改变B-X框架的组分和结构是调控钙钛矿电学性质的主要手段;而A位阳离子一直被认为只有保持晶格完整性的作用,而对钙钛矿的带边结构没有直接的贡献。


近日,加州大学洛杉矶分校(UCLA)的杨阳教授团队联合美国可再生能源国家实验室(NREL) Matthew C. Beard团队和美国托莱多大学(Toledo)鄢炎发团队通过设计一系列具有大π共轭体系的有机铵盐,发现当合理调控芘基共轭铵盐与B-X框架的作用距离,其能对钙钛矿的表面前沿轨道产生影响。该种芘基铵盐可以改变钙钛矿的表面价带边结构并影响钙钛矿的载流子动力学。其中,引入芘乙胺的钙钛矿具有更高的空穴迁移率,能量转换效率以及稳定性。该发现为调控钙钛矿的电子结构提供了一个新的自由度。


该工作发表在2月5日的Science上,题为“Reconfiguring the band-edge states of photovoltaic perovskites by conjugated organic cations”。


原文:https://science.sciencemag.org/content/371/6529/636


08

Science

钙钛矿电池新纪录!


在钙钛矿-电荷传输层界面插入聚合物钝化层,可以改善钙钛矿太阳能电池的开路电压。然而,许多钝化层是不良导体,导致在钝化质量(电压)和串联电阻(填充系数,FF)之间进行权衡。


为此,澳大利亚国立大学Thomas P. White,Kylie R. Catchpole介绍了一种纳米图案化的电子传输层(ETL),通过修改钝化层的空间分布以形成纳米级局部电荷传输路径的方法来克服这种折衷,从而提供了有效的钝化和出色的电荷提取。


通过将纳米图案化的电子传输层与无掺杂空穴传输层相结合,1平方厘米电池的FF值为0.839,经认证的光电转换效率为21.6%。相关结果以“Nanoscale localized contacts for high fill factors in polymer-passivated perovskite solar cells”为题发表在Science期刊上。


原文:DOI:10.1126/science.abb8687


09

Science

哌啶基离子液体!提高FACs基钙钛矿器件性能


工作寿命问题长期以来都是有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池中关键性参数,牛津大学Yen-Hung Lin,Henry J. Snaith展示了一种高弹性的正-本征阴性钙钛矿太阳能电池,通过将哌啶基烷基阳离子-硼氟酸阴离子组成的离子化合物引入甲脒,铯和卤化铅组成的钙钛矿材料中,实现了对能带结构的改变。通过对能带结构进行调控,将其用于钙钛矿/硅叠层太阳能电池的构建。这种哌啶添加分子有效的改善了开路电压和电池效率,并且抑制了钙钛矿的组分转变为杂质相、在电池老化实验中展示了遏制pinhole生成。


通过nanoSIMS(纳米尺度二次离子质谱测试)对哌啶离子化合物在钙钛矿中的作用进行研究,结果显示大部分的[BMP]+[BF4]-离子化合物分子在钙钛矿晶域边缘聚集,少量离子化合物渗透到Cs0.17FA0.83Pb(I0.77Br0.23)3钙钛矿薄膜中。超过1000 h的长时间工作后,电池的开路电压能保持在1.2 V。通过在空气中进行测试,结果显示未封装电池和封装后的电池分别在60 ℃和85 ℃中进行1010 h和1200 h连续测试,保持了80 %和95 %的性能。离子液体提高离子晶体钙钛矿的稳定性,研究了钙钛矿的老化机制,这些重磅成果对推动钙钛矿单结器件,钙钛矿叠层器件都有深远意义。相关结果以“A piperidinium salt stabilizes efficient metal-halide perovskite solar cells”为题发表在Science期刊上。


原文:https://science.sciencemag.org/content/369/6499/96


10

Nature

为钙钛矿电池实用化


钙钛矿太阳能电池作为一种新兴的高效,低成本的光伏技术,在走向商业化的过程中面临着诸多障碍。器件的稳定性已得到了实质性的改善,但是铅废料和从器件中泄漏出铅的毒性问题仍未得到实质性的解决。铅的含量到底有多少?是否会发生泄漏?泄漏之后怎么办?这些都是钙钛矿电池走向实用化必须了解的问题。


据报道,商用涂料中铅含量一般为0.007 g m-2,而典型铅基钙钛矿太阳能电池中,铅厚度约550 nm,Pb的单位面积浓度约为0.75 gm-2,比目前含铅涂料浓度要高两个数量级。在建筑集成光伏电池中使用钙钛矿太阳能电池时,铅泄漏的潜在危险可被视为对环境和公共健康的危害。


有鉴于此,北伊利诺伊大学徐涛和NREL的朱凯等人提出一种化学方法,可确保万一铅基钙钛矿电池器件严重损坏后,超过96%的铅泄漏得到隔离。

研究人员将一种可以吸收铅的材料DMDP有机涂层涂敷到器件的正面和背面,由于DMDP可溶于某些极性有机溶剂(例如乙醇)中,从而可以通过常见的溶液涂覆方法进行成膜。


DMDP涂层的厚度在0.7到6.89μm范围内都是高度透明的,而且DMDP膜不溶于水,但具有良好的透水性。这样,当水渗入器件时,每个DMDP分子中的两个膦酸基团可以与Pb2+离子牢固结合(结合能为295.6 kJ mol-1),有效吸收水中的Pb2+这项工作为钙钛矿电池实用化提供了更切实际的思考和借鉴。


原文:https://doi.org/10.1038/s41586-020-2001-x


11

Nature

卤化物钙钛矿的应变工程和外延稳定


应变工程是增强半导体器件性能的强大工具。卤化物钙钛矿由于其非凡的电子和光电特性而在设备应用中显示出了广阔的前景。尽管已经经常尝试将应变施加到卤化物钙钛矿上,但是由于缺乏合适的晶格不匹配的外延衬底,通过化学外延对卤化物钙钛矿进行可控的和与设备兼容的应变工程仍然是一个挑战。



加州大学圣地亚哥分校徐升报道了晶格不匹配的卤化物钙钛矿衬底上卤化物钙钛矿单晶薄薄膜的外延生长。作者使用实验技术和理论计算方法研究了α-FAPbI3的应变工程。通过调整衬底的成分-从而调整其晶格参数-将高达2.4%的压缩应变应用于外延α-FAPbI3薄膜。作者证明了该应变有效地改变了晶体结构,减小了带隙并增加了α-FAPbI3的空穴迁移率。由于外延稳定和应变中和的协同效应,应变外延还显示出对α-FAPbI3相具有实质性的稳定作用。例如,应用应变工程技术来增强基于α-FAPbI3的光电探测器的性能。


相关工作以“Strain engineering and epitaxial stabilization of halide perovskites”为题,发表在Nature期刊上。


原文:Nature, 2020, 10.1038/s41586-019-1868-x


12

Nature

钙钛矿型太阳能电池器件上的铅隔离


钙钛矿太阳能电池作为一种新兴的高效、低成本的光伏技术,在走向商业化过程中面临障碍。在设备稳定性方面已进行了实质性的改进,但铅毒性和从设备中浸出的潜在问题仍未得到解决。在建筑集成光伏电池中使用钙钛矿太阳能电池时,潜在的铅泄漏风险被视为对环境和公共健康的危害。

北伊利诺伊大学徐涛和可再生能源国家实验室朱凯提出一种化学方法来隔离由于严重损坏设备而导致的超过96%的铅泄漏的设备上隔离。铅吸收材料的涂层被应用到设备堆栈的正面和背面。在前透明导电电极的玻璃侧,作者使用了透明的吸收铅的分子膜,该膜包含与磷牢固结合的膦酸基团。在背面(金属)电极侧,作者将与铅螯合剂共混的聚合物薄片放在金属电极和标准光伏填料薄片之间。浸水时,两侧吸铅膜会膨胀以吸收铅,而不是溶解,从而保持结构完整性,以便在损坏后容易收集铅。


相关工作以“On-device lead sequestration for perovskite solar cells”为题,发表在Nature期刊上。


原文:Nature, 2020, 10.1038/s41586-020-2001-x


13

Nature

在卤化物钙钛矿中晶界处的限制性能的纳米级陷阱簇


卤化物钙钛矿材料具有用于低成本光电应用的有前途的性能特征。由钙钛矿吸收体制成的光伏器件的功率转换效率在单结器件中达到25%以上,在串联器件中达到28%以上。在低温下从溶液中加工出的薄薄膜中,这种强大的性能令人惊讶,该方法通常会产生大量晶体缺陷。尽管点缺陷通常仅在钙钛矿带隙中诱发不影响性能的浅电子态,但钙钛矿器件在带隙内仍具有许多能俘获电荷载流子并使它们非辐射复合的状态。这些深陷阱状态会引起光致发光的局部变化并限制器件性能。这些陷阱状态的起源和分布是未知的,但是它们与混合卤化物钙钛矿成分中的光诱导卤化物偏析以及局部应变有关,这两者都使器件不稳定。

剑桥大学Samuel D. Stranks和冲绳科学技术大学院大学Keshav M. Dani使用光发射电子显微镜对最新的卤化物钙钛矿薄膜中的陷阱分布进行成像。作者观察到离散的纳米级陷阱簇,而不是在光致发光效率差的区域内相对均匀的分布。通过将显微镜测量结果与扫描电子分析技术相关联,作者发现这些陷阱簇出现在晶体学和组成上不同的实体之间的界面处。最后,通过产生光激发载流子俘获过程的时间分辨的光发射序列,作者揭示了一个空穴俘获特性,其动力学受空穴向局部陷阱簇的扩散的限制。这个方法表明,在纳米尺度上管理结构和组成对于卤化物钙钛矿器件的最佳性能至关重要。相关工作以“Performance-limiting nanoscale trap clusters at grain junctions in halide perovskites”为题,发表在Nature期刊上。


原文:Nature, 2020, 10.1038/s41586-020-2184-1


14

Nature

二维卤化物钙钛矿横向外延异质结构


基于氧化物钙钛矿,III-V,II-VI和过渡金属二硫化碳半导体的外延异质结构构成了现代电子学和光电子学的基础。卤化钙钛矿对于诸如溶液处理的太阳能电池,发光二极管,检测器和激光器等应用具有吸引力。它们固有的软晶格允许更大的晶格失配容忍度,使其有望用于异质结构形成和半导体集成。原子尖锐的外延界面对于改善性能和设备小型化是必需的。但是,由于卤化物钙钛矿的原子尖锐的异质结构的外延生长尚未实现,这是由于它们的固有离子迁移率高,这导致相互扩散和较大的结宽,并且由于它们的化学稳定性差,导致在沉积过程中先前层的分解后续层的制造。因此,了解这种不稳定性的根源并确定抑制离子扩散的有效方法非常重要。


普渡大学的Brett M. Savoie和普渡大学窦乐天以及上海科技大学的于奕道一种有效的策略,通过结合刚性的π-共轭有机配体,基本上抑制了二维卤化物钙钛矿中的面内离子扩散。作者展示了高度稳定和可调的横向外延异质结构,多异质结构和超晶格。低剂量像差校正的高分辨率透射电子显微镜揭示了近原子尖锐的界面和外延生长。分子动力学模拟证实了在共轭配体存在下二维钙钛矿的减少的异质结构紊乱和更大的空位形成能。这些发现为卤化钙钛矿半导体的固定和稳定化提供了见识,并展示了用于复杂且分子薄的超晶格,器件和集成电路的材料平台。

相关工作以“Two-dimensional halide perovskite lateral epitaxial heterostructures”为题,发表在Nature期刊上。


原文:Nature, 2020, 10.1038/s41586-020-2219-7


15

Science

阴离子工程宽带隙钙钛矿可实现高效稳定的硅串联电池


要使钙钛矿/硅串联太阳能电池的功率转换效率(PCE)最大化(可能超过Shockley-Queisser单电池极限),就需要具有宽带隙的高性能,稳定的钙钛矿顶电池。


KAIST&首尔国立大学&NREL开发了一种稳定的钙钛矿太阳能电池,其带隙约为1.7电子伏特,在连续照明1000小时后,仍能保持其初始PCE的20.7%的80%以上。苯乙铵基二维(2D)添加剂的阴离子工程对于控制基于碘化铅骨架的2D钝化层的结构和电性能至关重要。通过顶部和底部电池光谱响应的理想组合,可以实现整体式两端子宽带隙钙钛矿/硅串联太阳能电池的26.7%的高PCE。


相关工作以“Efficient, stable silicon tandem cells enabled by anion-engineered wide-bandgap perovskites”为题,发表在Science期刊上。


原文:Science, 2020, 10.1126/science.aba3433


16

Nature

柔性单晶钙钛矿器件的制造工艺


有机-无机杂化钙钛矿具有电子和光电特性,使其在许多设备应用中具有吸引力。尽管许多方法都集中在多晶材料上,但单晶杂化钙钛矿由于其取向相关的传输行为和较低的缺陷浓度而表现出比其多晶同行更好的载流子传输和更高的稳定性。然而,单晶杂化钙钛矿的制造以及控制其形态和组成是具有挑战性的。


加州大学圣地亚哥分校徐升报道了一种基于溶液的光刻辅助外延生长和转移方法,可在任意衬底上制造单晶杂化钙钛矿,并精确控制其厚度,面积,并且厚度方向上的成分梯度。转移的单晶杂化钙钛矿的质量与直接生长在外延衬底上的钙钛矿的质量相当,并且可以机械固定,具体取决于厚度。铅锡梯度合金可形成梯度电子带隙,从而增加载流子迁移率并阻碍载流子复合。基于这些单晶杂化钙钛矿的器件不仅显示出对各种降解因子的高稳定性,而且还具有良好的性能。


相关工作以“A fabrication process for flexible single-crystal perovskite devices”为题,发表在Nature期刊上。


原文:Nature, 2020, 10.1038/s41586-020-2526-z


17

Science

稳定的钙钛矿太阳能电池,效率超过24.8%,电压损失为0.3V


钙钛矿太阳能电池(PSC)性能的进一步改善和稳定性对于实现下一代光伏产品的商业可行性至关重要。


考虑到氟化能使共轭材料具有能级,疏水性和非共价相互作用的优点,蔚山国立科学技术学院和韩国能源研究所开发了两种众所周知的空穴传输材料(HTM)Spiro-OMeTAD的氟化异构体,并将其用作PSC中的HTM。通过实验,原子和理论分析研究了由结构异构引起的结构-性质关系,所制备的PSC具有高达24.82%的高效率,并且在潮湿条件下无需封装即可具有长期稳定性。在大面积电池中,我们还可以达到22.31%的效率。

相关工作以“Stable perovskite solar cells with efficiency exceeding 24.8% and 0.3-V voltage loss”为题,发表在Science期刊上。


原文:Science, 2020, 10.1126/science.abb7167


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