新年重磅：钙钛矿Nature合集！

新年伊始，在此知光谷编辑部精选了2024年《Nature》期刊发布的与钙钛矿太阳能电池相关的20篇精彩文章。通过这些研究，我们可以深刻感受到钙钛矿太阳能技术在不断发展与突破中的强大生命力和创新潜力。研究成果涵盖了基于钙钛矿叠层电池、大面积模组和钙钛矿发光器件多个重要领域的探讨。回顾往昔，每一篇文献都是科研工作者智慧与汗水的结晶，它们不仅记录了钙钛矿太阳能电池领域的进步与成就，更为我们指明了前行的道路。展望2025年，我们鼓励所有科研同仁继续秉承敢于创新、勇于探索的精神，不畏艰难，持续攀登科研高峰。

在2025年，愿大家在科研的道路上不断超越自我，取得更加辉煌的成就！知光谷将继续与大家携手并肩，为实现更可持续、更绿色的能源未来贡献力量！

钙钛矿电池器件

1.用于多结光伏的转向钙钛矿前驱体解决方案

牛津大学Henry J. Snaith教授、Shuaifeng Hu（华中科技大学校友一作兼通讯）以及京都大学Atsushi Wakamiya等人针对锡铅钙钛矿前驱体溶液的化学性质进行了深入研究。研究发现，Sn(II)物种在与前驱体和添加剂的相互作用中起主导作用，羧酸对溶液胶体性质和薄膜结晶有独特调节作用，而铵盐则在提高薄膜的光电性能方面发挥了重要作用。通过将这两种功能基团结合，氨基酸盐材料显著改善了钙钛矿薄膜的半导体质量和均匀性，超越了单独使用这些功能基团时的效果。这一发现为进一步提升锡铅钙钛矿太阳能电池的效率提供了新的思路。基于这些研究，科学家成功地制造出了单结、双结和三结钙钛矿太阳能电池，分别实现了23.9%、29.7%和28.7%的PCE（最高认证效率为29.26%）。此外，封装后的三结电池在工作环境下的长期稳定性良好，具有80%的初始效率。该研究为多结光伏器件的进一步发展设立了新的技术基准。

https://doi.org/10.1038/s41586-024-08546-y

2.全无机钙钛矿叠层光伏组件

华南理工大学严克友教授等人采用对甲苯磺酰肼（PTSH）作为配体演变（LE）策略，用于调控无机窄带隙（NBG）钙钛矿的薄膜成型并消除深能级缺陷，从而成功开发了2T IPTSCs。基于此，1.31 eV的CsPb0.4Sn0.6I3器件实现了17.41%的效率记录。结合1.92 eV的CsPbI2Br顶电池，2T IPTSCs展示出22.57%的最高效率（认证效率为21.92%）。此外，在最大功率点（MPP）跟踪下，IPTSCs展现出卓越的耐久性，在65°C下运行1510小时后保持初始效率的80%，在85°C下运行800小时后亦如此。研究表明，LE策略通过多种机制有针对性地促进无机窄带隙钙钛矿的生长。我们期望本研究为开发高效率、稳定的IPTSCs提供了有价值的指导。

https://doi.org/10.1038/s41586-024-08432-7

3.高Miller指数晶面的协同生长提升了钙钛矿太阳能电池的性能

4.使用定制二维钙钛矿实现全钙钛矿叠层中的均匀接触

https://doi.org/10.1038/s41586-024-08158-6

5.钙钛矿-有机叠层太阳能电池的异构二铵钝化

https://doi.org/10.1038/s41586-024-08160-y

6.应变调节延缓钙钛矿太阳能电池的自然运行衰减

https://doi.org/10.1038/s41586-024-08161-x

7.隆基绿能叠层（2篇）

隆基中央研究院联合多家单位通过额外沉积二碘化二铵分子，有效的电子提取与进一步抑制非辐射复合相结合。该钙钛矿/硅叠层电池实现了34.08%的高效率，33.89%的独立认证稳定PCE，同时具有83.0%的填充因子（FF）和近1.97 V的开路电压（Voc）。这是首次报道的双结串联太阳电池的认证效率超过单结Shockley-Queisser 33.7%的限制。

https://www.nature.com/articles/s41586-024-07997-7

基于激光图案化的硅异质结背接触太阳能电池

隆基绿能科技有限公司徐希翔博士、李振国、Liang Fang 、Chaowei Xue联合扬州大学丁建宁教授等人使用激光器来简化背接触太阳能电池的制造并提高功率转换效率。本方法生产出第一块效率超过 27% 的硅太阳能电池。氢化非晶硅层沉积在晶圆上，用于表面钝化和光生载流子的收集。开发了一种不同于传统技术实践的致密钝化接触，不同波长的脉冲皮秒激光器用于创建背接触图案。所开发的方法是生产高性能背接触硅太阳能电池的简化工艺，总有效处理时间约为新兴主流技术的三分之一。为了满足太瓦需求，作者开发了效率为 26.5% 的稀有无铟电池和效率为 26.2% 的珍贵无银电池。

https://doi.org/10.1038/s41586-024-08110-8

8.高效、热稳定的 FACsPbI3钙钛矿光伏

南开大学袁明鉴和多伦多大学Edward H. Sargent团队确定了传统α相FA1-xCsxPbI 3 中Cs离子积累引起的界面接触损失，这会降低器件的性能和稳定性。通过原位GIWAXS分析和DFT计算，该团队展示了一种由醋酸盐表面配位实现的中间相辅助结晶途径，无需使用MA添加剂即可制造出高质量的α-FACsPbI 3 薄膜。 α相FA1-xCsxPbI 3 PSC的认证稳定功率输出(SPO)效率为25.94%，反向扫描PCE为26.64%，表现出可忽略不计的接触损耗和增强的操作稳定性。 该器件的稳定性保留了其初始PCE的95%以上。

https://doi.org/10.1038/s41586-024-08103-7

9.22.46% 认证记录效率的 715.1 cm2模组！

西湖大学王睿和浙江大学薛晶晶等人开发了一种基于芘的共轭母核新分子（Py3）的新型空穴选择接触结构，用作倒置钙钛矿太阳能电池的空穴传输层，在不牺牲器件效率的前提下，能够大幅度提升钙钛矿电池器件的稳定性。研究发现以Py3为空穴传输层构筑的器件具有优异的运行稳定性，经拟合的运行寿命（T90）均超过10000小时。

https://doi.org/10.1038/s41586-024-07712-6

10.二维类钙钛矿稳定钙钛矿太阳电池

美国西北大学Kanatzidis、Sargent和Marks等人创新地提出了一种利用2D“类钙钛矿”界面钝化的策略。利用同时含有角、边、面共享的类钙钛矿材料来构建界面钝化层，这种稳定的特殊结构有效地阻止了界面离子迁移现象。研究团队合成了一系列类钙钛矿材料，通过调节类钙钛矿材料在钙钛矿薄膜表面的维度和取向，实现了载流子在异质结构内部的高效传输。所开发的类钙钛矿材料中，2D (A6BfP)8Pb7I22有效地钝化了钙钛矿表面缺陷，提升了大面积钙钛矿薄膜的均匀性。基于这种“类钙钛矿/钙钛矿异质结”的钙钛矿太阳电池（>1 cm2）实现了24.6%的认证准稳态光电转换效率，并展示出在85℃下空气环境中1250小时的稳定运行。

11.倒置钙钛矿太阳能电池纪录效率26.54%

12.用于钙钛矿光伏的水活化和热活化动态钝化

13.带隙通用钝化技术实现具有低光电压损耗的稳定钙钛矿太阳能电池

14.掺杂剂-添加剂增效作用增强钙钛矿太阳能组件

15.27.1%认证效率的三结钙钛矿叠层！

新加坡国立大学侯毅等人提出了一种新的拟卤素，氰酸盐(OCN)，其有效离子半径(1.97 Å)与溴(1.95 Å)相当，作为溴的替代品。电子显微镜和x射线散射证实了OCN并入钙钛矿晶格。这导致了显著的晶格畸变，范围从90.5°到96.5°，碘化物/溴化物分布均匀和一致的微应变。由于这些影响，OCN基钙钛矿表现出增强的缺陷形成能量和显著降低的非辐射复合.

实现了一种开路电压(Voc)为1.422 V的宽带隙钙钛矿(1.93 eV)单结器件，Voc × FF(填充因子)值超过80%的shockli - queisser极限和最大功率点跟踪下的稳定超过300小时，最终实现了1 cm2面积的27.62%效率(认证效率27.10%)钙钛矿-钙钛矿-硅三结太阳能电池。

https://doi.org/10.1038/s41586-024-07226-1

钙钛矿发光器件

1.发光钙钛矿半导体中可控的p型和n型行为

2.发光钙钛矿半导体中可控的p型和n型行为

3.发光钙钛矿半导体中可控的p型和n型行为

4.量子点发光二极管的长距离有序稳定性

苏州大学的廖良生等人报道了一种化学处理方法，以改善钙钛矿量子点薄膜的长程有序：重复量子点单元的衍射强度与对照相比增加了三倍。使用协同双配体方法实现这一目标：用于阴离子交换的富含碘化物的试剂（氢碘化苯胺）和产生强酸的化学反应剂（溴三甲基硅烷），该强酸可原位溶解较小的量子点以调节尺寸并更有效地去除较少的量子点。导电配体可形成致密、均匀且无缺陷的薄膜。

这些薄膜表现出高电导率，比对照高2.5倍，是迄今为止钙钛矿量子点中记录的最高电导率。高电导率确保了高效的电荷传输，使红色钙钛矿 QD-LED 能够在 2.8V 的创纪录低电压下产生 1,000 cdm−2 的亮度，该亮度下的 EQE 超过 20%。此外，在EQE超过20%的情况下，该器件的运行稳定性比以前的红色钙钛矿LED好100倍。

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