（合集汇近期钙钛矿新进展）
文 献 前 沿
在提高钙钛矿太阳能电池（PSCs）从小规模到大规模效率的过程中，传输界面和钙钛矿中的异质性构成了一个重大挑战，这是它们商业化使用的一个关键障碍。新加坡国立大学侯毅教授团队发现，非晶态自组装分子（SAMs）的非晶态相可以实现更均匀的钙钛矿生长。通过超光谱分析确认了在钙钛矿/非晶态SAMs中的光致发光峰分布更窄且蓝移。此外，光密度依赖的时间分辨光致发光揭示了非晶态SAM基钙钛矿薄膜中陷阱辅助复合率降低至0.5×10^6 s^-1。这些改进使得p-i-n结构的PSCs实现了25.20%的效率（认证为24.35%），并且在ISOS-L-1协议下，1平方厘米面积的电池在600小时的1太阳光最大功率点跟踪后几乎保持了100%的效率，并且在ISOS-T-2协议下1000小时后保持了90%的初始效率。
Highlight：
- 首次发现通过调控SAMs的非晶态相来实现更均匀的钙钛矿生长。
- 通过超光谱分析和时间分辨光致发光技术揭示了非晶态SAMs在钙钛矿薄膜中降低陷阱辅助复合率的能力。
- 实现了超过25%效率的1平方厘米面积的倒置结构PSCs，并且在长期稳定性测试中表现出色。
图 1：分子结构和在TCOs上的形貌。a, 在TCO基底上沉积的c-SAM的2D GIWAXS图像转移到q空间。b, 在TCO基底上沉积的a-SAM的2D GIWAXS图像转移到q空间。c, c-SAM和a-SAM的径向GIWAXS轮廓图，集成了所有方位角（伪X射线衍射轮廓图）。d, c-SAM吸附在TCOs上的MD模拟结果的侧视图（50 ns，6 nm×6 nm）。e, c-SAM吸附在TCOs上的MD模拟结果的顶视图（50 ns）。f, MD模拟的c-SAM的库仑和范德华相互作用能量。g, a-SAM吸附在TCOs上的MD模拟结果的侧视图（50 ns）。h, a-SAM吸附在TCOs上的MD模拟结果的顶视图（50 ns，6 nm×6 nm）。i, MD模拟的a-SAM的库仑和范德华相互作用能量。
图 2：在c-SAM和a-SAM上的钙钛矿薄膜的均匀性。a, 在c-SAM上封装的钙钛矿薄膜的PL峰分布。b, 在a-SAM上封装的钙钛矿薄膜的PL峰分布。c, c-SAM和a-SAM发射的钙钛矿的PL峰位置的直方图。d, 在c-SAM上封装的钙钛矿薄膜的PL强度图。e, 在a-SAM上封装的钙钛矿薄膜的PL强度图。f, c-SAM和a-SAM上钙钛矿薄膜的准费米能级分裂（QFLS）的直方图。g, a-SAM可以实现更均匀的纯钙钛矿相生长的示意图。
图 3：能量损失和电荷载流子动态分析。a, 用a-SAM钝化的FAPbI3表面的DFT优化结构。b, 带有Pbi缺陷的FAPbI3的计算态密度。c, 被a-SAM钝化的Pb缺陷的FAPbI3的计算态密度。d, 从纯钙钛矿和SAMs/钙钛矿的强度依赖VOC和QFLS测量中获得的伪J-V（p-JV）曲线。e, c-SAM和a-SAM PSCs的高分辨率EQE光谱。EU是Urbach能量。f, 各个薄膜的iVOC。g, 在c-SAM和a-SAM上钙钛矿的光密度依赖PL动力学，归一化于零时刻的强度。虚线是全局拟合的PL衰减曲线，用于减去k1和k2。插图值：零时刻的初始PL强度与注入载流子密度。
图 4：设备表征。a, 整个PSC的横截面SEM，结构为FTO/a-SAM/Cs0.1FA0.9PbI3/C60/BCP/Ag。比例尺，500 nm。b, 1平方厘米c-SAM和a-SAM PSCs的J-V扫描。插图：c-SAM（左）和a-SAM（右）PSCs的电致发光映射。比例尺，5 mm。c, 1平方厘米PSCs的PCE统计分布，c-SAM和a-SAM（每组16个设备）。d, 1平方厘米设备的J-V扫描测量，由NPVM记录。e, 由NPVM记录的1平方厘米设备的稳定输出测量。f, 1平方厘米a-SAM PSCs的认证EQE光谱。g, 在ISOS-L-1I协议下，封装PSCs的PCE连续MPP跟踪。RH，相对湿度。h, 在ISOS-T-2I协议下，PSCs的PCE热稳定性测量。
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https://doi.org/10.1038/s41566-024-01531-x
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