弓箭 1陈谦 1李阳 1,*马梦恩 2[ ... ]麦耀华 2
作者单位
摘要
1 五邑大学 智能制造学部, 广东 江门  529020
2 暨南大学 物理与光电工程学院, 广东 广州  510632
钙钛矿太阳能电池仅用十年左右的时间将效率提升至认证的26.1%,非常接近晶硅太阳能电池26.81%的认证效率,展现出巨大的产业化潜力。当前,钙钛矿太阳能电池器件效率还在提升,然而在器件制备过程中,钙钛矿太阳能电池的性能受到许多不可分割的因素影响,传统方法往往采用试错的方式来优化钙钛矿太阳能电池的制备工艺,花费了大量的时间。贝叶斯优化是一种全局优化算法,在解决人工智能的黑盒问题方面取得了很大的成功。本文利用贝叶斯优化算法对钙钛矿层涉及到的碘化铅(PbI2)过量百分比、退火温度、退火时间、真空萃取时间四个工艺参数进行优化选择,显著降低了研发成本,缩短了研发时间。通过五轮实验迭代,累计34组工艺条件,制备出了器件效率为23.56%的反型钙钛矿太阳能电池。
钙钛矿太阳能电池 机器学习 工艺优化 高效率 perovskite solar cells machine learning process optimization high efficiency 
发光学报
2024, 45(3): 399
作者单位
摘要
电子科技大学材料与能源学院,四川 成都 611731
作为平面异质结钙钛矿太阳能电池(PSCs)的重要组成部分,电子传输层(ETL)在提升PSCs器件的性能和稳定性上起着重要的作用。尽管最常用的两类ETL材料——二氧化钛(TiO2)和二氧化锡(SnO2),均以纳米颗粒和溶液方式制备,TiO2却面临着电子迁移率低、器件滞回效应大、化学稳定性差、需高温制备等问题,相比之下,SnO2具有优异的光电学性质、更高的稳定性、可低温制备等优势。聚焦于基于SnO2 ETL的PSCs稳定性和界面电荷提取,首先综述了SnO2材料的物理性质和优点;然后从制备和成膜方法(如化学浴沉积、溶液旋涂等)入手,进一步阐明了SnO2的体相和表面缺陷;最后基于SnO2 ETL的缺陷,从界面钝化、体相掺杂和双电子层构筑等三方面重点介绍了提升PSCs稳定性和界面载流子提取效率的途径。该综述可助力PSCs性能和稳定性的进一步提升,为该新兴光伏技术进一步实用化贡献有用的见解。
钙钛矿太阳能电池 二氧化锡电子传输层 运作稳定性 界面调控 载流子提取 
激光与光电子学进展
2024, 61(5): 0516002
孔瑞盈 1,2韦怡君 1,2陈嘉诚 1,2马天舒 1,2[ ... ]李孝峰 1,2,**
作者单位
摘要
1 苏州大学光电科学与工程学院,江苏 苏州 215006
2 江苏省先进光学制造技术重点实验室暨教育部现代光学技术重点实验室,江苏 苏州 215006
十几年来,钙钛矿太阳能电池(PSCs)由于其在功率转换效率和制造成本方面的显著优势而备受关注。然而,其复杂的物理机制和众多限制因素给实验设计、工艺制造和综合优化策略带来挑战。以光电多物理场耦合模型为核心,开展一系列多物理场仿真计算,研究光电耦合模型的底层物理和边界条件,获得PSCs包括光学性能和电学性能的大量数据。根据这些数据,建立微观物理量和宏观光电响应的神经网络及机器学习模型,成功预测PSCs的光学和电学性能,其误差在3%以内,且速度较快。结合遗传算法,该模型根据给定的响应曲线反向优化结构参数,进而获得更高效率的PSCs。该研究有效解决了PSCs因光电耦合机制复杂、物性参数众多、仿真速度较慢而难以优化设计等难题,为光伏器件快速智能化设计提供了一种可行路径。
钙钛矿太阳电池 光电耦合 机器学习 遗传算法 
激光与光电子学进展
2024, 61(1): 0123002
陈雨 1,2林埔安 1,2蔡冰 2,*张文华 1,2,*
作者单位
摘要
1 1.云南大学 材料与能源学院 西南联合研究生院, 昆明 650500
2 2.中国工程物理研究院 化工材料研究所, 成都 610200
有机−无机杂化钙钛矿太阳能电池(PSCs)因高能量转换效率(PCE)和低制造成本而受到了广泛关注。尽管认证PCE已经高达26%, 但在高温、高湿度和持续光照下PSCs的稳定性仍然明显落后于传统太阳能电池, 这成为其商业化道路中最大的阻碍。开发和应用高稳定性的无机空穴传输材料(HTMs)是目前解决器件光热稳定性的有效方法之一, 引入无机HTMs可以有效屏蔽水和氧对钙钛矿吸光层的侵蚀, 从而避免形成离子迁移通道。本文概述了应用于有机−无机杂化钙钛矿太阳能电池的无机HTMs的分类和光电特性, 介绍了相关研究进展, 总结了针对无机HTMs器件的性能优化策略, 包括元素掺杂、添加剂工程和界面工程, 最后展望了无机HTMs未来的发展方向。下一步需要更深入地研究无机HTMs的微观结构及其与PSCs性能的关系, 从而实现更高效、更稳定的PSCs器件。
无机空穴传输材料 钙钛矿太阳能电池 稳定性 能量转换效率 综述 inorganic hole transport materials perovskite solar cells stability power conversion efficiency review 
无机材料学报
2023, 38(9): 991
何昆 1赵小亮 1王军 1李必鑫 2,3,*[ ... ]汪彦龙 4,***
作者单位
摘要
1 西安工程大学 材料工程学院,西安 710048
2 湖南第一师范学院 物理与化学学院,长沙 410205
3 西北工业大学 柔性电子研究院,西安 710072
4 中国科学院大连化学物理研究所 化学激光重点实验室,大连 116023
近年来,有机-无机卤化物钙钛矿太阳能电池因其制作工艺简单、成本低、效率高等优点备受关注。问世至今短短十余年间,其光电转化效率已飙升至26%,目前在单异质结光伏电池中排名第三,并且未来仍具有很大的发展潜力。本文依次介绍了杂化钙钛矿材料的结构与性质,以及钙钛矿太阳能电池常见的器件结构演化过程,重点总结了近几年来在利用缺陷钝化策略提高光电转化效率方面取得的最新研究成果,最后阐述了钙钛矿太阳能电池面临的挑战并对其未来商业化前景进行了展望。
钙钛矿太阳能电池 器件结构 光电转化效率 缺陷钝化 商业化 Perovskite solar cells Device structure Photoelectric conversion efficiency Defect passivation Commercialization 
光子学报
2023, 52(11): 1116001
冯印素 1耿涛然 1陈春雷 1陈洪建 1,*[ ... ]陈聪 1,***
作者单位
摘要
1 河北工业大学 材料科学与工程学院,天津 300401
2 吉林大学电子科学与工程学院 集成光电子学国家重点联合实验室,吉林 长春 130012
基于ABX3晶体结构材料的新型钙钛矿太阳能电池具有光电转换效率高、可溶液加工以及低温工艺兼容等优势。与此同时,利用钙钛矿材料合成方法简单、带隙可调以及膜厚和透过率可控等优点制备的半透明钙钛矿太阳能电池为薄膜光伏的发展带来了新的契机,在建筑集成光伏和叠层光伏等领域应用前景广阔。开发高效且高稳定的半透明钙钛矿太阳能电池已成为目前光伏领域的研究重点。本文系统综述了半透明钙钛矿太阳能电池的各功能层(钙钛矿光活性层、电荷传输层和电极)材料选择、光学特性调控、电学特性优化以及制备工艺调控等技术策略,同时提出了对半透明钙钛矿太阳能电池未来发展的一些展望。
半透明 建筑光伏一体化 叠层 钙钛矿太阳能电池 semitransparent building photovoltaic integration tandem perovskite solar cells 
发光学报
2023, 44(9): 1650
作者单位
摘要
1 武汉理工大学,材料复合新技术国家重点实验室,武汉 430070
2 先进能源科学与技术广东省实验室佛山分中心佛山仙湖实验室,广东 佛山 528200
有机无机杂化钙钛矿太阳能电池具有光电转换效率高、制备成本低等优势,展现出了巨大的应用潜力。然而,钙钛矿电池要实现产业化应用,就必须进行放大,制备出高效稳定的钙钛矿光伏模组,而其中高质量钙钛矿吸光薄膜的放大制备尤为关键。印刷是最廉价、绿色的宏量制备技术之一,也是目前钙钛矿大面积制备所广泛采用的主要技术手段。本文综述了刮涂、狭缝涂布、喷墨打印等6种印刷技术的工作原理和特点,分析了各技术的影响因素和调控机理,并总结了相应的研究进展,旨在为未来钙钛矿大面积制备研究和应用提供参考。
钙钛矿太阳能电池 印刷技术 成核与生长 大面积光伏模组 perovskite solar cells printing technology nucleation and growth large-area photovoltaic modules 
硅酸盐学报
2023, 51(9): 2287
李英 1,2杨元林 1,2陈丽佳 1,2,*牛连斌 1,2
作者单位
摘要
1 重庆师范大学物理与电子工程学院,重庆 401331
2 重庆市光电功能材料重点实验室,重庆 401331
倒置钙钛矿太阳能电池因具有器件结构简单、迟滞效应小和制造成本低等优点,受到了研究人员越来越多的关注。电子传输层作为钙钛矿太阳能电池中的重要组成部分,其作用主要是传输电子和阻挡空穴。对电子传输层进行改性,可以有效解决其表面粗糙、能级不匹配、电子迁移率低等问题,从而提高器件的光电转换效率。本文从电子传输材料的选择、电子传输层的界面修饰、掺杂作用和改性三方面综述了电子传输层对倒置钙钛矿太阳能电池的性能的影响,并对今后倒置钙钛矿太阳能电池实现商业化做出了展望。
材料 倒置钙钛矿太阳能电池 电子传输材料 界面修饰 掺杂改性 
激光与光电子学进展
2023, 60(15): 1500006
谢光起 1†马梦恩 1†杨丹妮 2杨恢东 1,*[ ... ]麦耀华 1
作者单位
摘要
1 暨南大学 信息科学技术学院,新能源技术研究院,广东 广州 510632
2 五邑大学 智能制造学部,广东 江门 529020
氧化镍(NiOx)作为无机p型半导体,常用于倒置钙钛矿太阳能电池(PSCs)中的空穴传输层(HTL),但本身存在的高缺陷密度和与钙钛矿不相匹配的能级排布限制了PSCs的能量转换效率。本文通过引入双自组装单分子层修饰氧化镍界面,钝化氧化镍材料自身缺陷,改善能级匹配,促进了界面处光生载流子的提取和传输,提高了PSCs的开路电压(Voc)和填充因子(FF),最终将刮涂氧化镍基PSCs的效率提升到20.38%,而且未封装的器件在氮气氛围中用85 ℃老化1 000 h后仍维持原始效率的96%。更重要的是,我们以此制备了孔径面积为60.84 cm2、由13节子电池串联而成的钙钛矿组件,效率达到了17.04%。
钙钛矿太阳电池 组件 能级匹配 电荷抽取 高效率 perovskite solar cells module bandgap alignment charge extraction high efficiency 
发光学报
2023, 44(6): 1023
作者单位
摘要
1 河北工业大学 材料科学与工程学院,天津 300401
2 吉林大学电子科学与工程学院 集成光电子学国家重点联合实验室,吉林 长春 130012
金属卤化物钙钛矿太阳能电池已经能够实现25.7%的认证光电转化效率,接近于晶硅太阳能电池26.7%的最高认证效率。众所周知,ABX3钙钛矿材料的晶体结构组分工程在实现高效和稳定的器件方面发挥着关键作用,尤其是近几年受到研究人员广泛关注的X位卤素阴离子组分工程。最近,研究人员在引入赝卤素阴离子作为钙钛矿晶体的掺杂组分、前驱体添加剂、薄膜后处理材料、电荷传输材料、界面钝化剂以及改性剂等方面开展了多项研究工作,结果证明赝卤素离子修饰是提高器件效率和稳定性的重要策略。本综述详细对比和总结了目前可用于钙钛矿太阳能电池的多种类型的赝卤素离子,并对其影响钙钛矿晶体薄膜形貌、光电特性、载流子迁移特性和器件光伏特性及稳定性等方面的深入机理和作用本质进行了深入总结。同时,本文还对目前尚未被探索开发的赝卤素离子进行了展望和分析,以期在未来研究中能有效促进钙钛矿太阳能电池光伏特性的提升。
赝卤素离子 组分工程 钙钛矿太阳能电池 缺陷钝化 pseudo-halide ions component engineering perovskite solar cells defect passivation 
发光学报
2023, 44(4): 579

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