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通过空穴传输层的梯度掺杂实现电荷提取，从而获得高发光且稳定的金属卤化物钙钛矿器件
摘要： 钙钛矿太阳能电池（PSCs）不稳定的一个来源是界面缺陷，尤其是存在于钙钛矿层与空穴传输层（HTL）之间的缺陷。我们证明，在钙钛矿层上方热蒸镀无掺杂四苯并芘（120纳米），再覆盖锂掺杂Spiro-OMeTAD层（200纳米）和顶部金电极，可形成具有极低界面缺陷水平的优异空穴提取叠层。当钙钛矿层介于这种梯度HTL与介孔TiO2电子提取层之间时，其光致发光产率可达15%，而仅介于TiO2与Spiro-OMeTAD之间的钙钛矿层仅为5%。对于采用梯度HTL结构的PSCs，我们实现了高达21.6%的效率，并在AM1.5G连续光照下保持超过550小时的功率输出，初始性能保留超过90%，从而验证了我们的方法。这一发现标志着在构建具有最小非辐射损耗的稳定PSCs方面取得了突破。
关键词： 钙钛矿太阳能电池、稳定性、电荷提取、光致发光、空穴传输层、梯度掺杂
更新于2025-11-14 15:25:21
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迷宫状卤化物钙钛矿薄膜用于高效无电子传输层钙钛矿太阳能电池
摘要： 无电子传输层（ETL）的钙钛矿太阳能电池（PSCs）具有结构简单、成本低廉和制备工艺简便等显著优势。然而，电流泄漏（钙钛矿薄膜覆盖不足）或电荷提取能力差导致的严重载流子复合问题，严重制约了无ETL PSCs的性能表现。本研究采用添加剂辅助的形貌工程策略，构建出具有致密底层与迷宫状顶层的独特双层钙钛矿薄膜。这种迷宫状钙钛矿薄膜使无ETL PSCs实现了18.5%的光电转换效率（PCE）且迟滞效应可忽略，这归因于所得钙钛矿薄膜更高的结晶度与优异的光捕获能力，以及空穴传输层（HTL）/钙钛矿界面处增强的空穴提取效率。该工作为调控钙钛矿薄膜形貌提供了简易方法，并揭示了促进载流子提取与高性能无ETL钙钛矿光伏器件之间的关联机制。
关键词： 光捕获、形貌工程、添加剂、钙钛矿太阳能电池、电荷提取
更新于2025-10-22 19:40:53
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垂直排列的二维/三维铅锡钙钛矿材料，具有增强的电荷提取能力和抑制的相分离特性，适用于高效可印刷太阳能电池
摘要： 混合二维/三维异质结构概念已成为提升卤化铅钙钛矿太阳能电池（PSCs）稳定性的有效方法，但在铅锡（Pb-Sn）混合钙钛矿器件中鲜有报道。本文展示了一种可扩展的混合二维/三维Pb-Sn钙钛矿太阳能电池沉积工艺，其效率与稳定性较三维对应器件显著提升。掺入少量（3.75%）有机阳离子2-(4-氟苯基)乙基碘化铵（FPEAI）诱导生成高度取向的Pb-Sn钙钛矿晶体，该晶体垂直于衬底排列。此外，首次观察到原始三维Pb-Sn钙钛矿存在相分离现象，而二维钙钛矿的存在抑制了该现象。由此通过显著增强的光谱响应和电荷提取获得28.42 mA cm-2的高电流密度。最终，带隙为1.33 eV的混合二维/三维Pb-Sn钙钛矿器件实现高达17.51%的效率，并同时展现出良好稳定性。
关键词： 二维/三维异质结构、电荷提取、铅锡钙钛矿、太阳能电池、相分离
更新于2025-09-23 15:21:01
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甲苯磺酸钠对钙钛矿薄膜的表面钝化以实现高效太阳能电池
摘要： 有机铅卤钙钛矿薄膜表面的离子缺陷会损害钙钛矿太阳能电池（PSCs）的效率和稳定性。本研究首次在钙钛矿层表面修饰过程中引入对甲苯磺酸钠（STS），实现了钙钛矿薄膜的高效表面钝化，从而显著提升了混合阳离子PSC器件的效率和稳定性。当在钙钛矿层表面引入STS后，Cs0.05MA0.12FA0.83PbI2.55Br0.45（简称CsMAFA）介孔结构混合阳离子PSC器件的光电转换效率从18.70%提升至20.05%，且迟滞效应降低。STS中的磺酸根（–SO3–）阴离子与CsMAFA钙钛矿的Pb2+配位，其Na+阳离子与CsMAFA钙钛矿的阴离子（I–/Br–）产生静电相互作用，使CsMAFA钙钛矿薄膜实现表面钝化并降低电子和空穴陷阱态密度。此外，STS修饰促使钙钛矿价带向上移动，有利于空穴从钙钛矿层向空穴传输层提取，同时抑制界面电荷复合。这种钙钛矿薄膜的陷阱态钝化还改善了PSC器件在环境中的稳定性。
关键词： 离子缺陷、陷阱态钝化、钙钛矿太阳能电池、表面改性、电荷提取
更新于2025-09-23 15:21:01
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理解钙钛矿太阳能电池中温度依赖的电荷提取与陷阱效应
摘要： 通过详细的温度（T）依赖性研究可以更深入地理解限制钙钛矿太阳能电池（PSCs）性能的因素?；诰哂性图谆θ饣铮∕APbI3）钙钛矿吸收层的p-i-n型PSCs，我们探索了温度依赖性的光伏特性，在较宽的低温范围内观察到三个器件参数（开路电压VOC、短路电流密度JSC和填充因子FF）均呈现负温度系数，这使得在220 K时获得了最高21.4%的功率转换效率（PCE），其填充因子（FF）高达近82%。这些温度行为可通过低温下增强的界面电荷转移、减少的电荷捕获（伴随非辐射复合抑制）以及光学带隙变窄来解释。通过对比含有PASP钝化层的MAPbI3器件的温度依赖性行为，发现室温下PCE有所提升，但JSC和FF的温度依赖性减弱（最终导致PCE几乎不受温度影响）。这些结果表明：所采用的全有机电荷传输层对低温器件运行并非限制因素，而选择的陷阱钝化层会影响温度依赖性光伏特性，因此在温度变化环境中运行的PSCs需考虑这一因素。
关键词： 温度依赖性、电荷俘获、复合、电荷提取、钝化层
更新于2025-09-23 15:21:01
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通过二元添加剂同时实现形貌优化与界面改性的聚合物太阳能电池性能提升
摘要： 活性层形貌优化与电极缓冲层界面修饰是提升聚合物太阳能电池（PSCs）性能的常用策略。本研究采用1,8-二碘辛烷（DIO）和聚乙二醇（PEG）添加剂制备了PTB7:PC71BM体异质结PSCs，系统研究了二元添加剂对激子解离、电荷传输及电荷提取的影响。DIO促进给体/受体相分离以实现高效激子解离与电荷传输；PEG从活性层迁移至PEDOT:PSS层提升了PTB7结晶度，优化了电荷传输路径并增强PEDOT:PSS层导电性。通过二元添加剂在活性层形貌优化与阳极缓冲层修饰中的协同优势，器件实现了20.03 mA/cm2的高短路电流密度及提升的功率转换效率。该二元添加剂体系为同步优化PSCs活性层形貌与界面缓冲层提供了有效途径。
关键词： 电荷提取，电荷传输，二元添加剂，聚合物太阳能电池，形貌，界面修饰
更新于2025-09-23 15:19:57
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具有高性能非富勒烯活性层的柔性全溶液加工有机太阳能电池
摘要： 全溶液法制备的有机太阳能电池（从底部衬底到顶部电极）因其低成本和广泛应用前景而备受青睐。然而，要制备出具有高性能非富勒烯（NF）活性层的高效全溶液法有机太阳能电池仍具挑战性——非富勒烯活性层与可印刷顶部电极（PEDOT:PSS）界面始终存在电荷提取和润湿性问题。本研究通过在活性层与PEDOT:PSS之间引入钼青铜氢氧化物（HXMoO3）层，成功实现了高效全溶液法NF有机太阳能电池（从底部衬底到顶部电极）的制备。HXMoO3具有双重功能：1）其-5.44 eV的深费米能级可有效提取活性层空穴；2）能解决PEDOT:PSS在疏水性NF活性层表面的润湿问题。值得注意的是，合成过程中对HXMoO3组分的精确调控对实现HXMoO3与PEDOT:PSS的加工正交性至关重要。最终制得柔性全溶液法NF有机太阳能电池，在0.04 cm2和1 cm2面积上分别实现了11.9%和10.3%的光电转换效率。
关键词： 非富勒烯有机太阳能电池、全溶液加工、氢钼青铜、电荷提取、润湿性
更新于2025-09-23 15:19:57
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用于加速倒置钙钛矿太阳能电池中电荷提取的NiO<sub>x</sub>空穴传输层改性
摘要： 对无机空穴传输层进行改性是优化反式钙钛矿太阳能电池性能的有效方法。本研究提出一种简便的纳米NiOx颗粒修饰致密NiOx薄膜的方法，并探究其对反式钙钛矿器件载流子动力学行为及光伏性能的影响。NiOx空穴传输层的改性不仅能增大表面积和浸润能力，还可调节价带顶使其与钙钛矿良好匹配。光致发光结果表明该修饰加速了NiOx/钙钛矿界面的电荷分离与传输。相比对照NiOx薄膜器件，相应器件具有更优的光伏参数。此外，通过时间分辨光致发光、瞬态光电压和瞬态光电流测试进一步系统研究了载流子传输/复合动力学。结果表明：适当的NiOx改性能显著增加界面面积并提升空穴提取能力，从而有效促进电荷分离并抑制电荷复合，最终实现器件性能的提升。
关键词： 电荷提取、空穴传输层、NiOx、钙钛矿太阳能电池、光伏性能
更新于2025-09-23 15:19:57
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采用受体填料实现全聚合物太阳能电池的高效电荷转移与载流子提取
摘要： 全聚合物太阳能电池（all-PSCs）相比聚合物-富勒烯体系展现出显著提升的机械与热稳定性。尽管具有这些优势，全-PSCs的功率转换效率仍低于聚合物-富勒烯PSCs。本研究证明，在PBDBT:N2200全-PSCs光活性层中引入少量富勒烯或非富勒烯受体作为填料，可增强电荷传输特性，从而提升器件性能。当添加占PBDBT重量25%的富勒烯时，全-PSCs的功率转换效率（PCE）从6.13%显著提升至7.42%（增幅约21%）。性能改善主要源于短路电流密度（Jsc）的提高，这归因于富勒烯填料存在下激子解离增强、电荷复合减少及电荷传输平衡。当富勒烯被ITIC分子替代时也观察到类似现象。值得注意的是，富勒烯填料对器件存储和光照稳定性影响微乎其微。因此，采用适当选择的受体填料制备全-PSCs是提升器件性能而不牺牲稳定性的有效途径。我们认为该研究为开发稳定且高性能的PSCs提供了可行方案。
关键词： 填料，全聚合物太阳能电池，电荷传输，三元体系，电荷提取
更新于2025-09-19 17:13:59
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通过双功能界面工程增强碳基全无机CsPbBr3钙钛矿太阳能电池的电荷提取效率
摘要： 基于碳材料的全无机CsPbBr3钙钛矿太阳能电池（PSCs）因低成本及优异的耐湿、耐温、耐氧和耐紫外光性能而备受关注。然而，CsPbBr3薄膜的载流子复合及CsPbBr3/碳界面较大的能级差仍是进一步提升光电转换效率的关键难题。本研究通过在钙钛矿层上涂覆CsPbBrxI3-x纳米晶（NCs）的己烷溶液，在CsPbBr3/碳界面构建中间能级并实现CsPbBr3薄膜钝化。通过系统界面工程研究发现：具有可调能级的CsPbBrxI3-x NCs能显著降低能量损失，而钝化处理中的己烷可增大钙钛矿晶粒尺寸并减少陷阱态密度。优化后的CsPbI3 NCs修饰全无机CsPbBr3 PSC实现了9.45%的冠军光电转换效率（无NCs器件仅为5.26%），且未封装的碳基CsPbBr3 PSC在25°C、80%相对湿度空气中展现出超过900小时的优异长期稳定性。该工作为促进电荷提取、降低缺陷态密度及提升PSCs性能提供了有效途径。
关键词： CsPbBrxI3-x纳米晶体、界面工程、电荷提取、溶剂处理、全无机CsPbBr3钙钛矿太阳能电池
更新于2025-09-19 17:13:59