这个领域也太火了,今年已经发了6篇Nature/Science!

近年来,太阳能电池作为一种清洁能源已成为了研究热点。今年才刚过去三个多月,太阳能电池已在Nature/Science上发表了6篇论文。下面我们为大家简单梳理一下。

1. 4月15日《Nature》:纳米尺度缺陷,至关重要!

尽管低温下由液体加工而成的钙钛矿薄膜表现出强大性能,但是这种制备方法使薄膜上产生大量的晶体缺陷。钙钛矿器件的带隙内具有多种缺陷状态,这些状态会俘获电荷载流子并使它们非辐射重组。这些深陷阱状态引起光致发光的局部变化,并限制了器件性能。迄今为止,这些陷阱态的起源和分布尚不知道。英国剑桥大学卡文迪什实验室Samuel D. Stranks教授与日本冲绳科技大学大学 Keshav M. Dani教授等合作,使用光发射电子显微镜对最新卤化物钙钛矿薄膜中的陷阱态分布进行成像。通过多种测试分析表明,在纳米尺度上控制材料结构和成分对于卤化物钙钛矿器件的最优性能至关重要。

相关论文以题为“Performance-limiting nanoscale trap clusters at grain junctions in halide perovskites”于2020年4月15日发表在Nature上。

这个领域也太火了,今年已经发了6篇Nature/Science!

原文链接:

https://www.nature.com/articles/s41586-020-2184-1

 

2. 4月10日《Science》:效率26.7%!阴离子工程发挥重大作用

韩国科学技术高等研究院的Byungha Shin, 美国国家可再生能源实验室的Dong Hoe Kim和 Kai Zhu以及首尔大学的Jin Young Kim等合作,基于苯乙胺(PEA)的二维添加剂的阴离子工程稳定钙钛矿结构和增大带隙(~1.7 eV)。单片双端宽带隙钙钛矿/硅叠层太阳能电池的功率转化效率(PCE)高达26.7%,连续照射1000小时后,仍然保持初始效率的80%以上。进一步优化硅底部电池,以此宽带隙钙钛矿制备的钙钛矿/硅叠层太能能电池的PCE有望超过30%。

相关论文以题为“Efficient, stable silicon tandem cells enabled by anion engineered wide-bandgap perovskites”发表在Science上。

这个领域也太火了,今年已经发了6篇Nature/Science!

原文链接:

https://science.sciencemag.org/content/368/6487/155

 

3. 3月20日《Science》:钙钛矿太阳能电池中“陷阱”之谜

美国北卡罗来纳大学黄劲松教授团队报道了金属卤化物钙钛矿单晶和多晶太阳能电池中陷阱态的空间和能量分布状况。单晶中的陷阱密度变化了5个数量级,最低值为2×1011cm-3,且大部分深陷阱位于晶体表面。多晶薄膜界面上所有深度的电荷陷阱密度比薄膜内部的大1~2个数量级。薄膜内部的陷阱密度又比高质量单晶的大2~3个数量级。更令人惊讶的是,表面钝化后,在钙钛矿和空穴传输层的界面附近检测到了大多数深陷阱,其中嵌入了大量的纳米晶体,从而限制了太阳能电池的效率。

相关成果以题为“Resolving spatial and energetic distributions of trap states in metal halide perovskite solar cells”发表在了Science。

这个领域也太火了,今年已经发了6篇Nature/Science!

原文链接:

https://science.sciencemag.org/content/367/6484/1352

 

4. 3月6日《Science》:高效串联太阳能电池,效率突破25.7%!

加拿大多伦多大学Edward H. Sargent院士和阿卜杜拉国王科技大学Stefaan De Wolf等人合作,报道了溶液处理的钙钛矿(厚度为微米级)顶部电池与全织构晶体硅异质结底部电池相结合,制得高效、稳定的钙钛矿/硅叠层太阳能电池。该太阳能电池的功率转化效率突破 25.7%,在85℃下进行400小时的热稳定测试后,以及40℃下,最大功率点测试400小时后,其性能衰减可忽略不计。这一方面得益于研究者们将硅锥体底部的耗尽宽度增加了三倍。另一方面,研究者们将自限钝化剂(1-丁硫醇)固定在钙钛矿表面上,增加了扩散长度并进一步抑制了相分离。

相关成果以题为“Efficient tandem solar cells with solution-processed perovskite ontextured crystalline silicon”,发表在Science上。

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原文链接:

https://science.sciencemag.org/content/367/6482/1135.abstract

 

5. 3月6日《Science》:效率27%,源于三卤合金

科罗拉多大学Michael D. McGehee和中国科学技术大学徐集贤等采用三卤合金(氯、溴、碘)调节带隙和稳定钙钛矿半导体,制得了1.67 eV的宽带隙钙钛矿顶电池。将此顶电池与硅底部电池集成在一起,制得的面积为1cm2的双端单片式叠层太阳能电池的功率转化效率为27%。这主要是由于溴替代了部分碘,缩小了晶格参数,增强了氯的溶解性,使光载流子和电荷载流子迁移率增加了2倍,使得即使在100太阳光照强度下,薄膜中光诱导的相偏析得到了抑制;在60°C下,最大功率点运行1000小时后,半透明顶电池的降解不足4%。

相关成果以题为“Efficient tandem solar cells with solution-processed perovskite on textured crystalline silicon”发表在Science上。

这个领域也太火了,今年已经发了6篇Nature/Science!

原文链接:

https://science.sciencemag.org/content/367/6482/1135

 

6. 2月19日《Nature》:解决了铅泄漏问题

钙钛矿太阳能电池的铅毒性以及铅渗漏等问题阻碍了其进一步开发。美国北伊利诺伊大学的Tao Xu和可再生能源国家实验的Kai Zhu等人合作,报道了一种分别在设备栈前面和后面涂覆铅吸收材料的化学方法解决由于器件损坏而引起的铅泄漏问题。在透明导电电极上,涂覆含有膦酸基团的分子膜;在金属电极上,将含有铅螯合剂的聚合物薄膜嵌入到金属电极和标准的光伏包装膜(packing film)之间。即使器件浸泡在水中,由于铅吸收膜吸收铅后发生溶胀而非溶解,所以可保持器件结构的整性,从而便于收集已破坏器件中的铅。

相关成果以题为“On-device lead sequestration for perovskite solar cells”发表在Nature上。

这个领域也太火了,今年已经发了6篇Nature/Science!

原文链接:

https://www.nature.com/articles/s41586-020-2001-x

 

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