8个月8篇Science／Nature，这个材料成“当红小生”

　　能源问题和环境问题不断将钙钛矿太阳能电池推向研究前沿。今年以来，Science/Nature已刊发十多篇相关研究成果，其中光伏有关成果8项。特此，小编将其汇编整理，希望对相关领域研究人员有所启发。

　　1. Nature : 23.3%！22.7%认证效率，P3HT基钙钛矿太阳能电池

　　韩国化学技术研究所(KRICT)的Eui Hyuk Jung团队通过钙钛矿表面上的正己基三甲基溴化铵的原位反应，在窄带隙光吸收层的顶部形成薄的宽带隙卤化物钙钛矿层，实验室测试的效率高达23.3%。在85％的相对湿度下，未封装器件表现出良好的稳定性；在室温标准光照下，封装器件具有长达1,370小时的工作稳定性。P3HT可以通过旋涂、刮涂法扩展到大面积模组，并分别实现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: 离子液体添加剂, 长期稳定性的钙钛矿太阳能电池

　　基于金属卤化物钙钛矿的太阳能电池是最有前景的光伏技术之一。在过去几年中，通过调整钙钛矿的组成，优化器件结构内的界面，以及这些器件的长期运行稳定性得到了极大的改善。使用新的封装技术。但是，为了提供更持久的技术，还需要进一步改进。特别是在光照和热量下, 钙钛矿活性层中的离子迁移可以说是最难缓解的。英国牛津大学/瑞典林雪平大学Sai Bai、Feng Gao以及牛津大学Henry J. Snaith等人将离子液体纳入钙钛矿薄膜，提高了器件效率，显着提高了器件的长期稳定性。具体而言，在70至75 oC度的连续全光谱太阳光下，封装器件稳定超过1,800小时，仅下降约5％，并估计器件下降所需的时间其峰值性能的80%是约5200小时。在强烈条件下展示长期运行稳定的太阳能电池是实现可靠的钙钛矿光伏技术的关键一步。

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+离子对赋予钙钛矿太阳能电池超稳操作耐久性

　　钙钛矿吸光层中的组分通常在器件加工和工作期间会产生铅（Pb0）和碘（I0）缺陷。这些缺陷不仅降低器件效率，而且加速器件的降解。北京大学周欢萍、孙聆东和严纯华院士课题组提出了一种全新的机制，即通过在钙钛矿吸光层中引入具有氧化还原活性的Eu3+-Eu2+的离子对，实现了寿命周期内的本征缺陷的消除，从而大大提升了电池的长期稳定性。研究表明，Eu3+-Eu2+离子对充当“氧化还原穿梭”，其在周期性转变中同时氧化并减少I0缺陷。所制备的器件实现了21.52％效率。在标准太阳光照射和在最大功率点测试500小时后，器件仍分别保持92％和89％的效率，或者在85℃下加热1500小时仍91％的原始稳定效率。

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全钙钛矿串联太阳能电池

　　基于全钙钛矿的多晶薄膜串联太阳能电池具有提供>30％效率的潜力。然而，基于全钙钛矿的串联器件的性能受到缺乏高效率，低带隙Sn-Pb混合钙钛矿太阳能电池（PSC）的限制。美国国家能源部可再生能源实验室(NREL)的Kai Zhu、Joseph J. Berry和托莱多大学鄢炎发课题组采用了硫氰酸胍（GuaSCN）显着改善低带隙（~1.25 eV）Sn-Pb混合钙钛矿薄膜质量，大大降低缺陷态密度和改善光电性能。组装的单结低带隙（~1.25eV）Sn-Pb混合钙钛矿电池，效率超过20%，这是目前Sn-Pb混合钙钛矿电池的最高效率。当与更宽的带隙PSC叠层时，可以获得25％效率的四结和23.1％高效的两四结全钙钛矿叠层太阳能电池。

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: 研究新进展！应变黑相CsPbI3薄膜的热不平衡

　　在室温下，高温全无机CsPbI3钙钛矿黑相相对于其黄色非钙钛矿相是亚稳态的。由于只有黑相是光学活性的，这意味着在光电器件中使用CsPbI3是有障碍的。近日，鲁汶大学Julian A.Steele、Johan Hofkens研究团队使用衬底夹紧和双轴应变实现室温下稳定的黑相CsPbI3薄膜。研究人员基于同步加速器的掠入射广角X射线散射来跟踪在330℃退火后冷却时黑色CsPbI3薄膜内晶体畸变和应变驱动纹理形成的引入。应变界面大大提高了黑色CsPbI3薄膜的热稳定性，并通过热力学从头算模型验证了这一响应。

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. 黄劲松Science: 稳定！！！铅氧化物稳定钙钛矿电池

　　黄劲松团队通过将钙钛矿与硫酸盐或磷酸盐离子反应，将卤化铅钙钛矿表面转化为水不溶性铅（II）氧盐，可以有效地稳定钙钛矿表面和体相材料。这些封端铅氧化物薄层通过形成强化学键来增强钙钛矿薄膜的耐水性。宽带隙铅氧化物层还通过钝化未对称的表面引线中心（其是缺陷成核位点）来降低钙钛矿表面上的缺陷密度。铅氧化物层的形成增加了载流子复合寿命并将太阳能电池的效率提高到21.1％。在AM 1.5G照射下，铅氧化物层稳定的封装器件在65℃稳定输出1200小时，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基钙钛矿太阳能电池

　　尽管β-CsPbI3具有有利于在串联太阳能电池中应用的带隙，但实验上沉积和稳定β-CsPbI3仍然是一个挑战。赵一新、Michael Grätzel, M. Ibrahim Dar和戚亚冰团队获得了高结晶度的β-CsPbI3薄膜，具有更广泛的光谱响应和增强的相稳定性。基于同步加速器的X射线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-包括电感耦合等离子体质谱法和飞行时间二次离子质谱法  -证实了它们的全无机组成。通过用碘化胆碱表面处理进一步减轻了钙钛矿层中裂缝和空洞的影响，这增加了电荷载流子寿命并改善了β-CsPbI3吸收层和载流子选择性接触之间的能级对准。由处理过的材料制成的钙钛矿太阳能电池具有高度可重复性和稳定的效率，在45±5℃的环境条件下达到18.4％。

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

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

　　8. Science: 稳定钙钛矿半导体的异质结构

　　上海交通大学韩礼元和杨旭东团队报道了一种解决方案处理策略，以稳定基于钙钛矿的异质结构。在具有富Pb表面的FAxMA1-xPb1 + yI3膜和氯化氧化石墨烯层之间形成强Pb-Cl和Pb-O键。构建的异质结构可以选择性地提取光生电荷载体并阻止软钙钛矿中分解组分的损失，从而减少对有机电荷传输半导体的损害。在AM1.5G太阳光下。在60℃下1000小时的最大功率点下测试后，活性面积为1.02 cm2的钙钛矿太阳能电池保持其初始效率的90％为（初始值为21％）。

Stabilizing heterostructures of soft perovskitesemiconductors

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