8個月8篇Science／Nature，這個材料成“當紅小生”

　　能源問題和環境問題不斷將鈣鈦礦太陽能電池推向研究前沿。今年以來，Science/Nature已刊發十多篇相關研究成果，其中光伏有關成果8項。特此，小編將其匯編整理，希望對相關領域研究人員有所啟發。

　　1. Nature : 23.3%！22.7%認證效率，P3HT基鈣鈦礦太陽能電池

　　韓國化學技術研究所(KRICT)的Eui Hyuk Jung團隊通過鈣鈦礦表面上的正己基三甲基溴化銨的原位反應，在窄帶隙光吸收層的頂部形成薄的寬帶隙鹵化物鈣鈦礦層，實驗室測試的效率高達23.3%。在85％的相對濕度下，未封裝器件表現出良好的穩定性；在室溫標準光照下，封裝器件具有長達1,370小時的工作穩定性。P3HT可以通過旋涂、刮涂法擴展到大面積模組，并分別實現16.3%和16.0％的效率（24.97cm2）。

Eui HyukJung, Nam Joong Jeon,Eun Young Park, Chan Su Moon, Tae Joo Shin, Tae-Youl Yang,Jun Hong Noh &Jangwon Seo. Efficient, stable and scalable perovskite solarcells usingpoly(3-hexylthiophene). Nature. 2019.

https://www.nature.com/articles/s41586-019-1036-3

　　2.Nature: 離子液體添加劑, 長期穩定性的鈣鈦礦太陽能電池

　　基于金屬鹵化物鈣鈦礦的太陽能電池是最有前景的光伏技術之一。在過去幾年中，通過調整鈣鈦礦的組成，優化器件結構內的界面，以及這些器件的長期運行穩定性得到了極大的改善。使用新的封裝技術。但是，為了提供更持久的技術，還需要進一步改進。特別是在光照和熱量下, 鈣鈦礦活性層中的離子遷移可以說是最難緩解的。英國牛津大學/瑞典林雪平大學Sai Bai、Feng Gao以及牛津大學Henry J. Snaith等人將離子液體納入鈣鈦礦薄膜，提高了器件效率，顯著提高了器件的長期穩定性。具體而言，在70至75 oC度的連續全光譜太陽光下，封裝器件穩定超過1,800小時，僅下降約5％，并估計器件下降所需的時間其峰值性能的80%是約5200小時。在強烈條件下展示長期運行穩定的太陽能電池是實現可靠的鈣鈦礦光伏技術的關鍵一步。

Bai,S. et al. Planar perovskite solar cells with long-term stability using ionicliquid additives. Nature 571, 245-250

doi:10.1038/s41586-019-1357-2(2019).

https://www.nature.com/articles/s41586-019-1357-2

　　3. Science: Eu3+/Eu2+離子對賦予鈣鈦礦太陽能電池超穩操作耐久性

　　鈣鈦礦吸光層中的組分通常在器件加工和工作期間會產生鉛（Pb0）和碘（I0）缺陷。這些缺陷不僅降低器件效率，而且加速器件的降解。北京大學周歡萍、孫聆東和嚴純華院士課題組提出了一種全新的機制，即通過在鈣鈦礦吸光層中引入具有氧化還原活性的Eu3+-Eu2+的離子對，實現了壽命周期內的本征缺陷的消除，從而大大提升了電池的長期穩定性。研究表明，Eu3+-Eu2+離子對充當“氧化還原穿梭”，其在周期性轉變中同時氧化并減少I0缺陷。所制備的器件實現了21.52％效率。在標準太陽光照射和在最大功率點測試500小時后，器件仍分別保持92％和89％的效率，或者在85℃下加熱1500小時仍91％的原始穩定效率。

A Eu3+-Eu2+ionredox shuttle imparts operational durability to Pb-I perovskite solarcells.Science 2019.

http://science.sciencemag.org/content/363/6424/265/tab-pdf

　　4. Science：GuaSCN助力高效Sn-Pb全鈣鈦礦串聯太陽能電池

　　基于全鈣鈦礦的多晶薄膜串聯太陽能電池具有提供>30％效率的潛力。然而，基于全鈣鈦礦的串聯器件的性能受到缺乏高效率，低帶隙Sn-Pb混合鈣鈦礦太陽能電池（PSC）的限制。美國國家能源部可再生能源實驗室(NREL)的Kai Zhu、Joseph J. Berry和托萊多大學鄢炎發課題組采用了硫氰酸胍（GuaSCN）顯著改善低帶隙（~1.25 eV）Sn-Pb混合鈣鈦礦薄膜質量，大大降低缺陷態密度和改善光電性能。組裝的單結低帶隙（~1.25eV）Sn-Pb混合鈣鈦礦電池，效率超過20%，這是目前Sn-Pb混合鈣鈦礦電池的最高效率。當與更寬的帶隙PSC疊層時，可以獲得25％效率的四結和23.1％高效的兩四結全鈣鈦礦疊層太陽能電池。

Tong, J.et al. Carrier lifetimes of &amp；gt；1 μs in Sn-Pbperovskitesenable efficient all-perovskite tandem solar cells. Science, 2019.

http://science.sciencemag.org/content/early/2019/04/17/science.aav7911.abstract

　　5. Science: 研究新進展！應變黑相CsPbI3薄膜的熱不平衡

　　在室溫下，高溫全無機CsPbI3鈣鈦礦黑相相對于其黃色非鈣鈦礦相是亞穩態的。由于只有黑相是光學活性的，這意味著在光電器件中使用CsPbI3是有障礙的。近日，魯汶大學Julian A.Steele、Johan Hofkens研究團隊使用襯底夾緊和雙軸應變實現室溫下穩定的黑相CsPbI3薄膜。研究人員基于同步加速器的掠入射廣角X射線散射來跟蹤在330℃退火后冷卻時黑色CsPbI3薄膜內晶體畸變和應變驅動紋理形成的引入。應變界面大大提高了黑色CsPbI3薄膜的熱穩定性，并通過熱力學從頭算模型驗證了這一響應。

Steele, J.A. THofkens, J. et al. Thermalunequilibrium of strained black CsPbI3 thin films. Science 2019.

DOI:10.1126/science.aax3878

https://science.sciencemag.org/content/sci/early/2019/07/24/science.aax3878.full.pdf

　　6. 黃勁松Science: 穩定！！！鉛氧化物穩定鈣鈦礦電池

　　黃勁松團隊通過將鈣鈦礦與硫酸鹽或磷酸鹽離子反應，將鹵化鉛鈣鈦礦表面轉化為水不溶性鉛（II）氧鹽，可以有效地穩定鈣鈦礦表面和體相材料。這些封端鉛氧化物薄層通過形成強化學鍵來增強鈣鈦礦薄膜的耐水性。寬帶隙鉛氧化物層還通過鈍化未對稱的表面引線中心（其是缺陷成核位點）來降低鈣鈦礦表面上的缺陷密度。鉛氧化物層的形成增加了載流子復合壽命并將太陽能電池的效率提高到21.1％。在AM 1.5G照射下，鉛氧化物層穩定的封裝器件在65℃穩定輸出1200小時，保持其初始效率的96.8％。

Stabilizing halide perovskite surfaces for solar celloperation with wide-bandgap lead oxysalts, Science，2019

DOI: 10.1126/science.aax3294.

https://science.sciencemag.org/content/365/6452/473

　　7. Science: 18.4%效率, CsPbI3基鈣鈦礦太陽能電池

　　盡管β-CsPbI3具有有利于在串聯太陽能電池中應用的帶隙，但實驗上沉積和穩定β-CsPbI3仍然是一個挑戰。趙一新、Michael Gr?tzel, M. Ibrahim Dar和戚亞冰團隊獲得了高結晶度的β-CsPbI3薄膜，具有更廣泛的光譜響應和增強的相穩定性。基于同步加速器的X射線散射揭示了高度取向的β-CsPbI3晶粒的存在，并且敏感的元素分析-包括電感耦合等離子體質譜法和飛行時間二次離子質譜法  -證實了它們的全無機組成。通過用碘化膽堿表面處理進一步減輕了鈣鈦礦層中裂縫和空洞的影響，這增加了電荷載流子壽命并改善了β-CsPbI3吸收層和載流子選擇性接觸之間的能級對準。由處理過的材料制成的鈣鈦礦太陽能電池具有高度可重復性和穩定的效率，在45±5℃的環境條件下達到18.4％。

Thermodynamically stabilized β-CsPbI3–based perovskite solar cells with efficiencies >18%

https://science.sciencemag.org/content/365/6453/591

　　8. Science: 穩定鈣鈦礦半導體的異質結構

　　上海交通大學韓禮元和楊旭東團隊報道了一種解決方案處理策略，以穩定基于鈣鈦礦的異質結構。在具有富Pb表面的FAxMA1-xPb1 + yI3膜和氯化氧化石墨烯層之間形成強Pb-Cl和Pb-O鍵。構建的異質結構可以選擇性地提取光生電荷載體并阻止軟鈣鈦礦中分解組分的損失，從而減少對有機電荷傳輸半導體的損害。在AM1.5G太陽光下。在60℃下1000小時的最大功率點下測試后，活性面積為1.02 cm2的鈣鈦礦太陽能電池保持其初始效率的90％為（初始值為21％）。

Stabilizing heterostructures of soft perovskitesemiconductors

https://science.sciencemag.org/content/365/6454/687