当地时间2019年11月1日，美国国家可再生能源实验室（NREL）发布最新太阳能电池效率图。Organic Cells (OPV)的最新记录刷新至17.4%。值得一提的是，这是由上海交通大学刘烽教授联手马萨诸塞大学共同创造！
刘烽教授，1982年生，2014年于美国马萨诸塞大学高分子系获得博士学位，于 2016年入选国家级高层次人才项目，回国前在美国劳伦斯伯克利国家实验室从事研究工作，上海交通大学化学与化工学院特别研究员。刘烽教授长期致力于功能软材料相关领域的研究，今年来在薄膜光伏、超薄膜结构表征、液体表界面等领域做出一系列具有创新意义的成果。课题组研究课题涵盖有机/钙钛矿光伏电池器件、光物理过程、聚合物自组装、柔性薄膜及其器件力学结构、软/硬X射线形貌超级表征、加速器原位动态表征、功能软材料的物理等。在著名学术期刊发表论文150余篇，SCI引用次数超过17000次。2016年以来，已在Nature Photonics，J. Am. Chem. Soc.，Adv. Mater.，Adv. Energy. Mater等顶尖期刊发表论文多篇。应邀参加MRS, APS, ACS，中国化学会等国际国内会议多次。并担任诸多顶尖期刊审稿人。
刘烽教授和叶轩立、Alex K-Y. Jen、朱瑞、Wenping Hu和Cheng Wang等国内外领域科学家均有密切合作。期待刘烽教授的最新研究成果！纳米人也会持续跟进关注！
NREL:https://www.nrel.gov/pv/assets/pdfs/best-research-cell-efficiencies.20191104.pdf
谷歌学术：https://f.glgoo.top/citations?user=cWmpHeYAAAAJ&hl=zh-CN&oi=ao
下面，我们再来介绍一下，钙钛矿领域最新的11篇综述，看看钙钛矿领域最新的研究进展。
编者注：专栏丨杂谈钙钛矿的第5期。金秋十月，惠风和畅！研究钙钛矿太阳能电池依然持续火热！就在近日，据纤纳光电科技报道[1]，商业化组件（200-800 cm²）效率再创世界纪录，并刷新至14.24%。新一代钙钛矿光伏技术的经济价值日渐凸显。那么，钙钛矿太阳能电池是或否可以商业化，让我们拭目以待！大家好，我是坡肉先生。今天是杂谈钙钛矿丨坡肉专栏第5期，要和大家分享的是主题是：“11篇最新综述，让你一次看个够！”值得一提的是，连续两周， Wiley集团旗下能源旗舰刊物——《Advanced Energy Materials》连续刊发数篇钙钛矿太阳能电池的综述！均是来自于韩宏伟、朱凯、游经碧、廖良生、戚亚冰和Osman M. Bakr等大咖。其他热门刊物也报道了多篇关于光电器件的综述，其中包括黄维院士、马伟等。以下就是详细内容哟！6篇AEM综述，从添加剂工程、界面工程、钝化工程和非铅等角度让你全方位认识钙钛矿，带你手把手做器件。
1. AEM: 添加剂在钙钛矿太阳能电池的作用
添加剂被广泛用于高效，稳定和无滞后的钙钛矿太阳能电池，并在钙钛矿太阳能电池（PSCs）的各种突破中发挥重要作用。近日，华中科技大学韩宏伟和Anyi Mei对用于PSCs的各种添加剂进行了综述，并描述了其作用机理以及对器件性能的影响。添加剂的主要作用有：调节钙钛矿薄膜的形貌，稳定FA基和Cs基钙钛矿的相，调整PSCs中的能级，抑制钙钛矿中的非辐射复合，消除滞后现象，增强PSC的操作稳定性。
2. AEM: 添加剂在高效稳定钙钛矿电池的作用
在2019年8月，PSCs（小面积）获得了25.2％的认证效率。但是，由于在溶液处理过程中不同前驱体组成和加工条件，使得钙钛矿薄膜晶体的快速生长，进而产生各种缺陷。添加剂会影响钙钛矿的结晶和成膜，钝化体相和/或表面的缺陷以及界面。美国可再生国家能源实验室（NREL）的朱凯团队首先讨论了钙钛矿膜形成过程中添加剂工程的最新进展。这包括：路易斯酸（例如金属阳离子，富勒烯衍生物），路易斯碱（例如氧供体，硫供体和氮供体），铵盐，低维钙钛矿和离子液体。然后，总结了各种用于界面优化的添加剂辅助策略，包括用于改善电子传输层和空穴传输层的改性剂，以及用于调控钙钛矿表面性能的改性剂。最后，展望了在钙钛矿电池中添加剂工程的研究趋势。
3. AEM: 缺陷钝化工程在钙钛矿太阳能电池的作用
在钙钛矿中，体相、晶界、表面和界面处缺陷的无序分布会通过非辐射复合中心的形成，严重影响载流子传输，这阻碍了PSCs效率的进一步提高。中国科学院半导体研究所游经碧研究团队总结了钙钛矿太阳能电池中有效的缺陷钝化的最新进展。并提出了常见的钝化策略的分类，根据缺陷的位置和钝化剂的类型详细阐述了作用机理。
4. AEM: 钙钛矿太阳能电池表面科学研究
ABX3型PSCs效率已超过25％，并朝着理论极限发展。要获得PSCs的全部潜力，需要了解器件的工作机制和电荷复合，材料质量以及能级匹配等方面。日本冲绳科学技术研究所戚亚冰团队从表面/界面科学研究的角度介绍了设计PSC的重要性。并讨论了最近的案例研究，以证明通过表面科学技术探测钙钛矿中的局部异质性（例如晶粒，晶粒边界，原子结构等）如何有助于将材料特性与PSC器件性能相关联。重点讨论了钙钛矿膜中电子缺陷的产生和修复如何限制器件效率，再现性和稳定性，以及如何在电流-电压曲线中引起时间依赖性瞬态行为。在这些研究的基础上，提出了进一步提高效率和稳定性以及减少滞后的策略。
5. AEM: 锡基钙钛矿进展与挑战
通过用Sn2+部分或完全替代有毒Pb2+已被广泛研究。尽管在提高锡基钙钛矿体系的性能已取得了些进展，但其光伏（PV）参数仍然明显低于铅基钙钛矿。苏州大学廖良生，Yan‐Hui Lou 和王照奎团队总结了锡基钙钛矿的制备、形貌和光物理性质方面的最新进展和挑战，以及这些因素如何影响其光伏性能。虽然，Pb基钙钛矿体系可能仍然是薄膜钙钛矿PV领域中主流技术，但仍提出了前瞻性的研究方向，以提高锡卤化物钙钛矿材料的性能以改善器件性能。
6.AEM：金属卤化物钙钛矿用于太阳能转化为化学燃料
阿卜杜拉国王科技大学Osman M. Bakr团队介绍并讨论了在卤化钙钛矿基光催化剂，光电极和用于太阳能转化为化学燃料的装置的稳定，改进和设计方面的最新进展。以水分解，碘化氢分解和CO2还原反应为目标，介绍了为光催化颗粒悬浮系统，光电极薄膜系统和光伏（光）电催化串联系统中使用的钙钛矿卤化物建立的策略。此外，强调并讨论了在发现新型且稳定的卤化钙钛矿材料，开发保护性和功能性壳层，设计适当的反应溶液系统以及串联装置配置方面的最新成就。提供了有关将来用于太阳能转化为化学燃料的卤化钙钛矿材料和装置设计的观点。这篇综述对于那些有兴趣利用卤化钙钛矿材料进行太阳能转化为化学燃料的研究者可以提供指导。
7. AM: 钙钛矿太阳能电池中的非辐射复合：界面的作用
钙钛矿太阳能电池结合了高载流子迁移率，长载流子寿命和高效率。然而，完器件仍面临很大的非辐射复合损失，其VOC在远低于Shockley-Queisser极限的值。波斯坦大学Christian M. Wolff，Dieter Neher和Martin Stolterfoht 等人概述了在钙钛矿太阳能电池的非辐射复合过程中从皮秒到稳态的最新进展，重点是钙钛矿层和电荷传输层之间的界面。钙钛矿薄膜在有或没有附着传输层的情况下准费米能级分裂的定量分析可以确定非辐射复合的起源。在最先进的太阳能电池中，钙钛矿与传输层之间的界面处的非辐射复合比体相或晶界处的过程更重要。光学泵浦探针技术为界面重组途径提供了互补途径，并提供了有关转移速率和重组速度的定量信息。特别是考虑到能级对准的作用和表面钝化的重要性。最后，还提出了有希望的优化策略，以及具有低非辐射损耗的最新创纪录的钙钛矿太阳能电池，其中有效地克服了界面复合，从而为热力学效率极限铺平了道路。
8. Solar RRL：基于钙钛矿太阳能电池的自驱动集成系统利用光伏技术（太阳能电池）以及清洁能源（太阳能）的集成智能便携式系统（自供电驱动系统）是当前技术发展的新型概念。光伏器件作为自驱动集成系统的关键部分，充当了太阳能与工作设备之间的桥梁，并且对整个系统的性能起着重要作用。具有效率（超过25％）的PSCs使许多多功能自供电集成系统的出现成为可能。黄维院士和陈永华团队概述了迄今为止报道的基于PSCs的自供电集成设备的系统，包括集成储能设备(PSCs-Lithium ion battery, PSCs-Supercapacitor)，集成人工光合作用设备(PSCs-Solar water splitting, PSCs-Carbon dioxide reduction)和其他自供电集成设备(PSCs-Photodetector)。此外，还讨论了制造这些集成设备和提高器件性能的关键策略以及基于PSCs的自驱动集成系统在当前所面临的挑战和未来可能的发展趋势。
9. Chem: 有机光电材料的晶体工程
通过控制分子间的相互作用，晶体工程可以被认为是功能性晶体固体的高度有序和复杂的超分子合成。作为晶体工程中最重要的有机固体之一，有机光电材料受到了极大的关注。天津大学Wenping Hu和中科院化学所Yonggang Zhen团队从晶体工程的角度系统地讨论了如何设计有机光电材料，包括分子结构，分子间的相互作用，堆积排列，晶体生长和构图方法以及两组分和多组分分子材料。强调了分子结构，堆积模式，晶体形态和光电特性之间的相关性。最后，提出了一些要点，以供在该领域进一步探索。
10. Small Methods: 钙钛矿太阳能电池的晶界减少和改善其形貌
钙钛矿膜主要是多晶膜，因此不可避免地形成晶界（GB）。由于GBs具有较多的缺陷位，为离子迁移提供了通道，因此减少GBs对于实现PSC的高效率和长期稳定性非常重要。为此，研究人员已尝试制备具有减少GB的大晶体基钙钛矿膜。韩国浦项科技大学Taiho Park团队总结了各种降低GBs和增强钙钛矿形态的方法，并将其分类为方法和基于材料的方法。此外，还提出了生产高质量和大颗粒基钙钛矿薄膜的未来研究方向。
11. Acc. Chem. Res.：在有机太阳能电池中，形貌对器件物理过程影响
自从体异质结（BHJ）器件结构以来，有机太阳能电池（OSCs）便已成为一种有前途的可持续能源。西安交通大学的马伟团队首先概述了制备过程中产生的界面损失，以及界面纳米结构的调控作用。然后，讨论了激子扩散和自由电荷向有限电荷提取的迁移（大量损失）。有利的界面和体相形态将推动电荷在有机物混合膜中的有效扩散，转移，运输和提取。该综述将可能指导研究人员优化化学结构设计和共混膜纳米结构有助于抑制OSCs的能量损失。
以上11篇工作是关于钙钛矿太阳能电池和其他光电器件的的最新综述，如果想深入学习，还得探本溯源，博览群书般的在纳米人的官网上搜索相关文献，细细品味。畅想下，左手文献，右手文献，面前的电脑也是文献！这场景多么妙不可言呀！纳米人-钙钛矿文献总结，在http://www.nanoer.net/纳米人官网搜索"钙钛矿”即可获取！[1] https://mp.weixin.qq.com/s/FEyfaacSokjwi-FHpqSPbQ[2] A Review on Additives for Halide Perovskite Solar Cells.https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.201902492[3] Additive Engineering for Efficient and Stable Perovskite Solar Cellshttps://doi.org/10.1002/aenm.201902579[4] Recent Progresses on Defect Passivation toward Efficient Perovskite Solar Cells. AEM 2019.https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.201902650[5] Progressof Surface Science Studies on ABX3‐Based Metal Halide Perovskite Solar Cellshttps://doi.org/10.1002/aenm.201902726[6] Tin Halide Perovskites: Progress and Challenges.https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.201902584[7] Metal Halide Perovskites for Solar‐to‐Chemical Fuel Conversionhttps://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/aenm.201902433[8] Nonradiative Recombination in Perovskite Solar Cells: The Role of Interfaceshttps://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201902762[9] Toward a New Energy Era: Self-Driven Integrated Systems Based on Perovskite Solar Cellshttps://doi.org/10.1002/solr.201900320[10] Crystal Engineering of Organic Optoelectronic Materialshttps://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2451929419303882[11] A Review on Reducing Grain Boundaries and Morphological Improvement of Perovskite Solar Cells from Methodology and Material‐Based Perspectiveshttps://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smtd.201900569[12] Interfacial and Bulk Nanostructures Control Loss of Charges in Organic Solar Cellshttps://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.accounts.9b00331
