钙钛矿太阳能电池ABX_3层研究进展

有机-无机杂化钙钛矿(ABX_3)太阳能电池光电转化效率自2009年3.8%增长到目前的22.1%,从而获得了基础研究和应用领域科学家的广泛关注。由于钙钛矿材料具有合适且可调的带隙、较强的光吸收、较高的载流子迁移率等优良的光电性能,使其在光电领域的应用更加广泛。本文首先介绍了钙钛矿太阳能电池的发展历程、器件结构的演变过程以及基于钙钛矿太阳能电池ABX_3层材料制备与改进的最新工作进展,并详细综述了对钙钛矿晶体的A位、B位以及X位分别采用不同的离子进行替换、掺杂,发现不同的掺杂工艺对钙钛矿太阳能电池影响各异。此外,我们认为深入研究钙钛矿的相转变和稳定性将有利于获得高效的太阳能电池,有助于理解其工作机理。     

卤化铅钙钛矿材料在光催化领域的研究综述

卤化铅钙钛矿材料凭借其独特的光电性质,在太阳能电池、光催化、光电二极管、光电探测器等方面得到了广泛的应用。对卤化铅钙钛矿材料在光催化领域的研究进展进行综述。首先介绍了卤化铅钙钛矿的结构、性质及材料的制备方法;其次梳理了近几年卤化铅钙钛矿材料作为催化剂在光催化降解有机物、CO2还原及光催化制氢方面的应用进展;最后对卤化铅钙钛矿材料在光催化领域的发展前景进行了展望。     

瑞士开发出高效率钙钛矿型太阳能电池低成本制造技术等

瑞士洛桑联邦理工学院的研究人员开发出了能够以大幅低于以往的成本制造转换效率高达20.2%的钙钛矿太阳能电池的技术。
　　据了解,钙钛矿太阳能电池的原型是由二氧化钛和染料等构成的染料敏化型太阳能电池。其区别是,钙钛矿太阳能电池使用钙钛矿材料而非“染料”,其空穴输送（HTL）材料不使用碘溶液,大多使用Spiro-OMeTAD等特殊材料。钙钛矿太阳能电池中使用的钙钛矿材料由铅和有机材料构成,比较便宜,而HTL材料价格高昂,大幅提高了钙钛矿太阳能电池的成本,制约了其发展与应用。瑞士洛桑联邦理工学院的研究人员使用的FDT材料价格较为便宜,仅为已有钙钛矿型太阳能电池用HTL材料的1/5,且合成简单,提纯较为容易,并实现了20.2%的转换效率,突破了钙钛矿太阳能电池的发展瓶颈。     

金属卤化物杂化钙钛矿材料及其光电器件的研究进展

AMX3型卤化物杂化钙钛矿材料因其可见光吸收能力强、发光单色性好、激子束缚能低、载流子寿命长和迁移率高等优异的光电性能,在太阳能电池、发光二极管和光电探测器等应用领域具有重大商业价值。重点介绍AMX3型卤化物杂化钙钛矿材料及其应用。首先简述了该材料的晶体结构、组成及其光电特性,探讨了其在光电领域有突出表现的原因;然后详细介绍了钙钛矿太阳能电池、发光二极管和光电探测器三种器件的结构、工作原理和研究进展,重点讨论了钙钛矿材料的带隙调节方法;最后指出了钙钛矿器件在商业化道路上所面临的主要挑战。     

能源与环保

美国加利福尼亚大学伯克利分校和劳伦斯伯克利国家实验室（LBNL）的研究人员开发出了由不同钙钛矿材料制成的多层混合光伏电池,实现了18.4%～21.7%的平均稳态效率,峰值效率达26%,刷新了钙钛矿太阳能电池的光电转换效率纪录,计划于2017年上市。     

钙钛矿光伏电池封装材料的制备与性能研究

钙钛矿光伏电池具有光电转换效率高、可柔性加工等优势，被认为是最有应用前景的第三代光伏产品。传统封装材料的高温封装过程很难满足钙钛矿光伏组件高性能化的需求。以丙烯酸酯类单体为原料，通过自由基共聚合工艺，成功合成了一种适合钙钛矿光伏电池封装的胶膜材料；利用红外光谱、拉力试验机等对材料的结构、透光率和黏结特性等进行了表征。结果表明，该胶膜材料非常适合钙钛矿光伏电池的封装，可以在80℃实现对钙钛矿太阳能电池（PSCs）和外层玻璃的有效黏结；封装后PSCs光电转换效率可达20.59%，并且封装后的PSCs器件表现出良好的抗冲击性能。     

浸泡法制备MA_(1-x)FA_xPbI_3钙钛矿太阳能电池

自钙钛矿太阳能电池问世以来,因其成本低、制作工艺简单、光电转化效率高等优点,成为太阳能电池领域的研究热点。对钙钛矿太阳能电池的核心——钙钛矿层优化的研究,是电池光电转化效率提升的关键。通过浸泡法,获得MA-FA掺杂的钙钛矿层,使电池的光电转化效率相对参比电池提高了25%,最高达到15.2%。此外,这种工艺还能够在开路电压不明显降低的情况下,显著提升短路电流。FA+掺杂极大地改善了钙钛矿薄膜的结晶性和表面形貌,既有利于电子和空穴的传输,又对其禁带宽度有良好的调节作用。     

烷基铵盐对甲胺基钙钛矿薄膜质量调控及性能研究

为了实现钙钛矿薄膜的规模化制备,以烷基铵盐（MACl）为添加剂,通过控制钙钛矿薄膜的结晶速率,获得了致密性良好且缺陷态密度较低的钙钛矿材料;通过SEM、XRD、UV-Vis和J-V系统表征了钙钛矿材料的微观结构及光电性能,探究了钙钛矿薄膜质量及器件性能提高的相关机制。研究结果表明：当MACl的摩尔分数为20%时,钙钛矿薄膜的晶粒大小及形貌达到最优值,光生载流子寿命提高了3倍以上,器件的最高光电转换率由原来的4.21%显著提升至14.17%。     

倒金字塔结构钙钛矿太阳能电池的仿真研究

为提高钙钛矿太阳能电池的性能,对太阳能电池功能层之间的接触界面结构进行优化,调节各功能层厚度．利用COMSOL多物理场仿真软件对钙钛矿太阳能电池进行结构仿真,并验证优化结构对电池电学性能的影响．结果表明,在功能层的接触面采用倒金字塔结构会影响光电转换效率,当在电子传输层与光吸收层之间设置倒金字塔结构时,可得最高输出功率密度为 27. 36 mW/cm~2,光电转换效率为27. 3%,对应开路电压为1. 19 V,短路电流密度为26. 64 mA/cm~2,填充因子为86. 19%．研究结果为进一步提高钙钛矿太阳能电池的整体性能提供结构优化思路．     

能源与环保

正我国二维钙钛矿太阳能电池研究取得进展中国科学院大连化学物理研究所洁净能源国家实验室与陕西师范大学的研究人员合作,在二维(2D)钙钛矿太阳能电池研究领域取得了新进展,有助于推动钙钛矿太阳能电池的商业化应用。与3D钙钛矿电池材料相比,2D有机无机杂化钙钛矿材料拥有可调的光电性能和优异的环境稳定性。但由于2D钙钛矿材料存在吸收系数低、电荷传输能力差和激子结合能大等问题,导致其光伏性能差,电池效率较低。研究人员通过在2D(BA)_2(MA)_3Pb_4I_(13)钙钛矿材料