頂刊動態丨Nature Communications/JACS等3-4月太陽能電池學術進展匯總

1 .Nature Communications：?硅基太陽能電池中銀觸點印刷的形成機理

在硅基太陽能電池中，利用印刷技術制備銀電觸點是一種經濟方便的途徑。但是，銀的制造成本比較高，而且起粘結作用的玻璃膠中含有毒金屬鉛。為取得理想的電性能和無毒、豐富的玻璃膠材料，在燒熔過程中探索觸點形成工藝是很有必要的。

美國國家可再生能源實驗室利用原位X射線衍射技術(in situ X-ray diffraction)追蹤了沉積Si的基底在燒制過程中的連續反應。在500°C~600°C時，PbO開始刻蝕電池中的抗反射層（SiN_x），暴露出Si的表面。在650°C時，Ag⁺ 溶解在熔化的玻璃粉中，這有助于在發射面形成Ag沉淀，在玻璃中形成Ag納米晶體的沉淀。正是因為這個玻璃中間層的存在，歐姆接觸的電阻率較低，保證有足夠的熱量完成SiN_x的刻飾和Ag沉淀的大量出現。

文獻鏈接：The formation mechanism for printed silver-contacts for silicon solar cells

2. Angewandte：?基于B<?N 單位的聚合物受體提高了全聚合物太陽能電池的電子遷移率

利用共軛的聚合物作為全聚合物太陽能電池中電子給體和受體已經引起了廣泛的關注。目前相應電池的最佳效率是8%。因為缺少聚合物電子給體，使全聚合物電池的發展受到限制。良好的聚合物電子給體材料必須具備低的LUMO和HOMO能級以及高的電子遷移率的特性。

最近，高分子物理與化學國家重點實驗室及中科院長春應化所報導了一種從傳統的電子受體聚合物中利用B<?N單元來代替C-C 的處理方式獲得聚合物電子受體材料（P-BN-IID）的方法。通過延長共軛聚合物中重復單元的長度，位阻對側苯基團的影響減弱，聚合物主干中的π-π堆積作用提高。該聚合物電子受體的電子遷移率和空穴遷移率分別高達2.09x10^-5 cm²V^-1s^-1和1.88x10^-4cm²V^-1s^-1。利用該材料組裝的電池效率可達5.04%。

該研究為聚合物電子受體材料的獲得提供了新的途徑。

文獻鏈接：Polymer Acceptor Based on B<?N Units with Enhanced Electron Mobility for Efficient All-Polymer Solar Cells

3 .JACS：在玻璃或者是塑料基底上形成的氨磺酰基催化的鉛鈣鈦礦電池

鈣鈦礦電池因為高的光電轉化效率為實際應用奠定了基礎，因此，大規模生產鈣鈦礦電池的制備技術急需發展。其中，印刷電池技術引起了研究人員的廣泛關注。

東京大學的Eiichi Nakamura 課題組報道了一種可以直接在玻璃基板或者是塑料基底上制備的鈣鈦礦電池的方法。該方法是利用兩性氨基磺酸來加速鈣鈦礦晶體的生長，并且利用該基團促進電子轉移到電子傳輸層。結果顯示，利用0.7%的氨基磺酸就可以在ITO玻璃上長出320nm的鈣鈦礦膜。電池效率高達16.02%，相比沒有加入氨基磺酸的電池（13.08%）提高了22.5%。該工藝制備出的柔性電池的轉化效率也可以達到12.4%。

文獻鏈接：Sulfamic Acid-Catalyzed Lead Perovskite Formation for Solar Cell Fabrication on Glass or Plastic Substrates

4.Nature Communications：在空氣中制備高效穩定的鈣鈦礦電池

鈣鈦礦電池作為第三代太陽能電池的新秀，光電轉化效率已高達22%，遠遠高于薄膜、染料和量子點太陽能電池的效率，可以和硅基太陽能電池相比擬。但是在潮濕的環境中，有機-無機鹵化物鈣鈦礦易分解的性質阻礙了鈣鈦礦電池的實際應用。至今為止，依舊是一個無法解決的問題。

香港理工大學嚴鋒教授課題組利用Pb(SCN)₂作為前軀體成功制備了高質量的CH₃NH₃PbI_3-x(SCN)_x。這種鈣鈦礦電池可穩定存在于濕度高達70%的環境中。電池的平均性能為13.49%，最高效率是15%。該電池防水的主要原因是硫氰酸根離子滲透到了鈣鈦礦晶格中。這為鈣鈦礦電池在實際環境中的應用提供了新的思路。

文獻鏈接：Efficient and stable perovskite solar cells prepared in ambient air irrespective of the humidity

5 .Nature Communications：有機-無機鉛鹵化物鈣鈦礦中巨大的光致應變

鈣鈦礦電池因其高的光電轉化效率和簡單的制備方法，已經成為第三代太陽能電池中的翹楚。經過近5年的短暫發展，效率已從最初的3.8%提高到現在的20%。但是，關于電荷—軌道—晶格內部作用和有機分子在電池中的作用機制等光物理機理研究的少之又少。

南洋理工大學的研究人員成功找到了鈣鈦礦中有機和無機基團的相互作用。在MAPbI₃中發現了巨大的光之應變即光誘導引起的晶格變化>1,200 P.P.m。光子與晶格的耦合更容易發生在弱的N與I之間較弱的氫鍵連接處。這項研究對深入了解特殊光電性能的混合鈣鈦礦電池有重要意義，同時，巨大光之應變的發現也為在光力學器件中的應用開辟了新的道路。

文獻鏈接：Giant photostriction in organic–inorganic lead halide perovskites

（微信讀者請點擊閱讀原文，材料牛原網頁下載文獻）

該文獻匯總由材料人新能源學習小組沈婷供稿，參與新能源話題討論請加入“材料人新能源材料交流群 422065952”，若想參與新能源文獻解讀和文獻匯總、新能源知識科普和深度挖掘新能源學術產業信息，請加qq 2728811768。