南京大学连发四篇钙钛矿顶刊！

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南京大学连发四篇钙钛矿顶刊！

2023-11-15 09:29:16
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来自：知光谷
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1. Angew：超28%效率！全钙钛矿叠层电池

将宽带隙（WBG）和窄带隙（NBG）钙钛矿与互连层（ICL）相结合构建单片全钙钛矿串联太阳能电池是实现高功率转换效率（PCE）的有效方法。然而，ICL 的光学损耗需要进一步降低，以充分发挥全钙钛矿串联太阳能电池的潜力。

南京大学林仁兴、谭海仁等人采用咔唑基空穴选择性分子（CH）锚定的金属氧化物纳米晶体层，其光学损耗低得多，被用来代替聚（3,4-乙撑二氧噻吩）聚苯乙烯磺酸酯（PEDOT：PSS）作为空穴传输层（HTL））用于铅锡 (Pb-Sn) 钙钛矿子电池和全钙钛矿串联太阳能电池中的 ICL。

采用光学透明的氧化铟锡纳米晶（ITO NC）层来增强CH的锚定，同时采用两种CH的混合物来调节ITO NC的表面能级。优化的混合Pb-Sn NBG钙钛矿太阳能电池表现出23.2%的高PCE，以及33.5 mA cm-2的高短路电流密度 (Jsc)。全钙钛矿串联太阳能电池进一步获得了28.1%的高PCE，迄今为止最高的Jsc为16.7 mA cm-2。封装串联太阳能电池在1-Sun光照下以最大功率点 (MPP) 运行 500 小时后仍保持其参考点的 90%。

1.Nat. Commun.：效率超28%！全钙钛矿叠层太阳能电池

光诱导的卤化物偏析限制了宽带隙钙钛矿太阳能电池和串联电池的光伏性能和稳定性。通过溶液后处理实现混合二维/三维异质结构是提高钙钛矿太阳能电池效率和稳定性的典型策略。然而，由于表面重建的成分依赖性敏感性，传统的溶液后处理对于不含甲基铵和富含铯/溴化物的宽带隙 PSC 来说并不是最佳的。

为了解决这个问题，南京大学谭海仁等人开发了一种通用的三维到二维钙钛矿转换方法，以实现宽带隙钙钛矿层（1.78 eV）顶部更宽维度（n≥2）的优先生长。该技术涉及通过蒸汽辅助两步工艺沉积清晰的 MAPbI3 薄层，然后将其转化为二维结构。这种二维/三维异质结构能够抑制光致卤化物偏析，减少非辐射界面复合，并促进电荷提取。

宽带隙钙钛矿太阳能电池表现出19.6%的冠军功率转换效率和 1.32 V 的开路电压。通过与热稳定FAPb0.5Sn0.5I3窄带隙钙钛矿集成，全钙钛矿串联太阳能电池表现出在连续 1-sun 光照 855 小时后，PCE 稳定为 28.1%，并保留了 90% 的初始性能。

3. ACS Energy Lett.: 28.3%@1.05 cm2，钙钛矿-硅叠层太阳能电池

采用混合蒸发溶液方法在工业织构硅上保形且可扩展地生长钙钛矿薄膜，有助于单片钙钛矿/硅串联太阳能电池的充分光利用和大规模商业化。然而，这种方法的功效受到从旋涂到刮刀涂布技术过渡期间反应不完全的阻碍，特别是涉及埋藏升华-PbI2。

南京大学谭海仁等人展示了与骨架热处理（FHT）策略相结合的三源共蒸发（PbI2、PbCl2 和 CsBr）方法。这种无机骨架组成工程产生了准二维层状结构CsPb2X5，扩大了无机层间距，有利于有机盐溶液的渗透。因此，获得了具有完全转化的PbI2的高质量钙钛矿薄膜。

这一进步转化为最好的串联太阳能电池之一，其稳定效率为 28.3% (1.05 cm2)。值得注意的是，在环境空气中1个太阳光照下运行超过1200小时后，封装器件仍保留了94%的初始性能。

4. ACS Energy Lett.: 29.6%@1 cm2，钙钛矿-硅叠层太阳能电池

宽禁带(WBG)钙钛矿太阳能电池具有实现高效串联太阳能电池的巨大潜力。然而，在钙钛矿/电荷传输层接触界面(如C60)发生的非辐射复合和载流子输运损失，对于在接近其理论效率极限方面存在重大障碍。

为了解决这个问题，南京大学谭海仁、Jin Wen和天合光能Jifan Gao等人通过顺序界面工程(SIE)策略，首先沉积二碘化乙二胺(EDAI2)，然后依次沉积4-氟-苯乙基氯化铵(4F-PEACl)。EDAI2作为修饰层，缩小钙钛矿层与C60层之间的导带偏移，而4F-PEACl作为正偶极子层，进一步减少复合损失。这种连续的后处理协同消除了钙钛矿和C60界面之间的非辐射损失，而不影响电荷的提取。性能最好的WBG钙钛矿太阳能电池(1.67 eV)的功率转换效率(PCE)为21.8%，开路电压(Voc)为1.262 V。此外，通过集成具有亚微米金字塔结构的双结构硅，获得了1cm2的单片钙钛矿/硅串联电池的稳定PCE为29.6%(认证PCE为29.0%)。