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基于传统空穴传输材料(HTM)的钙钛矿太阳能电池(PSC)已经实现了超过 25%的能量转换效率,然而这些 HTM 通常需要添加吸湿性掺杂剂来实现高迁移率和可加工性,从而降低了器件稳定性。为解决该问题,无掺杂 HTM 受到广 泛关注。总结了近年来用于高效 PSC 的无掺杂聚合物 HTM 的结构和性能,并分析了其中的构效关系,提出了高效无 掺杂聚合物 HTM 的结构设计原理,并展望了未来的发展趋势。
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近年来,基于有机-无机卤化物钙钛矿( organic-inorganic halide perovskite,OIHP) 太阳能电池的光电转换 效率( power conversion efficiency,PCE) 大幅提升,单结太阳能电池已达到了 25. 7% 的认证 PCE[1]。钙钛矿 太阳能电池( perovskite solar cells,PSCs) 令人印象深刻的光伏性能得益于 OIHP 材料优越的光吸收系数 ( ~ 105 cm - 1 ) 、长的载流子扩散长度( >1 μm) 、低的激子束缚能( MAPbI3约30 meV) [2-3]。如图1( a) 和图1( b) 所示为常规单结 PSC 结构,以玻璃面为入光侧,入射光优先通过空穴传输层( hole transport layer,HTL) 的太 阳能电池为倒置结构太阳能电池,即 p-i-n 型太阳能电池; 而入射光优先通过电子传输层( electron transport layer,ETL) 的太阳能电池为正置结构太阳能电池,即 n-i-p 型太阳能电池。
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基于钙钛矿太阳能电池材料独特的光电特性,特别是光电转换效率在初 期短时间内的快速提升,使其成为当前光伏领域中最富吸引力的光吸收材料之 一。然而,近年来转换效率的增长步入缓慢阶段,同时材料的长期稳定性也成 为商业化应用的关键挑战,这些问题背后的物理机制与材料缺陷密切相关。为 进一步提高电池效率和结构稳定性,必须深刻理解和精准地掌握这些缺陷的特 性。本文全面回顾了钙钛矿材料中各类缺陷对光伏性能和稳定性的影响,包括 传统刚性模型缺陷、非常规性缺陷、复合型缺陷、离子迁移和缺陷对载流子寿 命的影响,论述了缺陷与材料结构稳定性之间的紧密关联性,并对未来关于缺 陷的研究方向进行了展望。
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自工业革命以来,世界各国一直长期依赖化石能源驱动经济增长与工业发展。 但随着近年来世界进入后疫情时代,国际政治经济氛围日益复杂,疫情、天灾、 外交和战争因素导致能源供需格局日益动荡。化石能源的供给紧缩正在考验着世 界各国的能源应急缓冲能力。因此,越来越多的有识之士将目光投向了以太阳能 为代表的新一代的清洁能源
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