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回顾并理解卤化物钙钛矿太阳能电池的稳定性机制
摘要： 寻找可持续且可再生的能源来替代传统化石燃料，对于减少温室气体排放和避免环境污染至关重要。将阳光能量转化为电能的太阳能电池为解决这一问题提供了可行途径。目前，卤化物钙钛矿是光伏转换效率较高的最具潜力的太阳能电池候选材料，但其稳定性仍面临挑战。本研究总结了影响卤化物钙钛矿稳定性的四个关键因素：(a)环境湿度对卤化物钙钛矿降解的影响。水合晶体阻碍光生载流子扩散会降低钙钛矿太阳能电池性能，可通过材料封装技术解决；(b)光致不稳定性。通过揭示潜在物理机制，我们发现材料工程或新型器件结构能延长钙钛矿在持续光照下的工作寿命；(c)热稳定性。由于形成能较低，卤化物钙钛矿受热会快速降解为PbI2和挥发性物质，而混合钙钛矿变化甚微；(d)电场效应对钙钛矿降解的影响。电场显著影响载流子分离、改变光生电流方向并产生可切换光伏效应。针对每个关键因素，我们详细阐述了其物理机制并讨论了解决稳定性难题的策略。期待这份从理论与实验双重视角出发的综述，能促进钙钛矿太阳能电池材料发展并推动实际应用。
关键词： 稳定性机制、离子扩散、钙钛矿太阳能电池
更新于2025-09-23 15:21:01
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阳离子功能化碳纳米点实现反式钙钛矿太阳能电池的界面钝化与结晶调控
摘要： 实现钙钛矿光伏的全部潜力需要对器件中的非辐射损耗进行严格控制。本文采用合理设计的钠离子功能化碳纳米点（CNDs@Na）抑制了倒置平面钙钛矿太阳能电池（PSCs）的界面载流子复合。碳点对Na+的结合效应抑制了碱金属阳离子的间隙占据并降低了多晶薄膜的微应变。此外，改性表面润湿性改善了钙钛矿的有序度和晶粒尺寸，从而抑制离子扩散并优化界面接触，减少界面电荷复合。最终，有效的界面钝化与结晶控制提升了PSCs的光伏性能与长期稳定性，在几乎无迟滞效应的情况下实现了超过20%的效率。
关键词： 钠离子功能化碳纳米点、钙钛矿太阳能电池、离子扩散、陷阱密度、界面修饰
更新于2025-09-19 17:13:59
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表面配体对FASnI<sub>3</sub>/C<sub>60</sub>界面能学的影响及其对光伏性能的作用
摘要： 界面化学与能量学对光伏器件性能具有重要影响。对于含铅有机金属卤化物钙钛矿，光电子能谱已用于测定光伏器件中各界面前沿电子能级的能量排列。而对于毒性较低的含锡类似物，尚未开展此类测量。通过逐步沉积C60于FASnI3过程中，采用反光电子能谱（IPES）、X射线光电子能谱（XPS）和紫外光电子能谱（UPS）组合技术，在不同厚度增量下，我们首次直接测定了FASnI3/C60界面前沿电子能级。结果表明两种材料均存在能带弯曲，且FASnI3在与C60界面处传输能隙扩大。XPS结果显示碘离子扩散进入C60导致其n型掺杂。这种碘离子自FASnI3的扩散对价带和导带能量的影响大于芯能级，其中芯能级偏移趋势与价带/导带呈现差异。采用羧酸及大位阻铵取代表面配体对FASnI3进行表面处理会轻微改变界面能量学，所有表面配体处理均使光伏性能达到或优于未处理器件。氟代羧酸衍生物处理获得最佳光伏稳定性，但该表面配体仍存在碘离子扩散现象。
关键词： 钙钛矿太阳能电池、甲脒锡碘、界面能级结构、反光电子能谱、表面改性、光电子能谱、离子扩散
更新于2025-09-12 10:27:22
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通过优化盖板玻璃的荧光下转换提升太阳能电池效率
摘要： 本研究提出了一种通过发光下转换机制提高太阳能电池效率的新方法。采用多功能场辅助固态离子扩散技术，在不同实验条件下将金金属离子扩散至商用钠钙硅酸盐玻璃中。部分样品经纳秒激光辐照，使扩散离子聚集成二聚体和三聚体以增强其发光特性。通过傅里叶变换红外光谱分析了玻璃基质的结构改性情况，并分别进行光学吸收与发光测量来验证纳米团簇的共振等离子体吸收特性及样品作为发光下转换材料的适用性。在紫外激发波长（260和340 nm）下，掺杂样品相比未掺杂样品实现了太阳光谱的下转换。此外，与未辐照样品相比，纳秒激光辐照显著提升了掺杂样品的发光强度。通过测量覆盖处理盖板玻璃的硅太阳能电池在太阳模拟器照射下的输出功率，测试了这些样品的实际性能。最后采用维氏显微压痕法证实离子扩散同时提高了玻璃硬度。
关键词： 维氏硬度、离子扩散、功率转换效率、太阳能电池盖板玻璃、发光下转换、纳秒激光辐照
更新于2025-09-12 10:27:22
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利用路易斯碱和石墨烯对混合碘化物CH<sub>3</sub>NH<sub>3</sub>PbI<sub>3</sub>钙钛矿进行界面工程以实现高性能太阳能电池
摘要： 基于有机-无机杂化卤化物钙钛矿的光伏太阳能电池通过先进的界面工程实现了重大突破。研究指出，将杂化钙钛矿与路易斯碱和/或石墨烯结合，确实能通过表面陷阱钝化和能带排列调整提升性能，但其内在机制尚未完全阐明。本研究采用密度泛函理论计算表明：当CH3NH3PbI3与三种不同路易斯碱分子及石墨烯形成界面时，与S-供体硫脲和硫代乙酰胺的结合强度高于O-供体二甲基亚砜，而界面偶极矩与功函数降低幅度则呈现从S-供体到O-供体逐渐增大的趋势。通过分析CH3NH3PbI3(110)表面的缺陷形成，我们证实了S-供体钙钛矿界面中深陷阱态的消除；并通过估算空位介导的碘原子迁移活化能，揭示了界面稳定性的增强机制。这些理论预测与采用硫脲制备的钙钛矿器件性能提升的实验观察结果一致。
关键词： 钙钛矿太阳能电池、离子扩散、缺陷、路易斯碱、功函数、石墨烯
更新于2025-09-11 14:15:04
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无铅卤化双钙钛矿中的独特离子扩散特性：一项第一性原理研究
摘要： 无铅卤化双钙钛矿（HDPs）被提议作为替代主流混合有机-无机卤化铅钙钛矿（如CH3NH3PbI3）的潜在候选材料，用于多种光电器件应用。虽然已知离子扩散是影响CH3NH3PbI3结构和电子稳定性的关键问题，但HDPs中离子扩散的机制仍不明确且亟待揭示。本研究以Cs2AgInX6（X = Cl, Br）HDPs为原型，首次提出主要缺陷的快速离子扩散可能在HDPs的性能稳定性中起重要作用。重要的是，我们发现多离子协同方式的Agi+扩散比单离子方式的VAg?和VX?扩散具有更快的扩散速率。研究表明，HDPs表现出与CH3NH3PbI3截然不同的扩散特性。此外，我们证明通过施加外延应变可以有效抑制HDPs中Agi+的扩散速率，这为提高钙钛矿材料在各种器件应用中的性能稳定性开辟了有前景的途径。
关键词： 无铅卤化双钙钛矿，离子扩散，性能稳定性，第一性原理计算，太阳能电池
更新于2025-09-04 15:30:14