顶刊动态丨Nature Communications/JACS等3-4月太阳能电池学术进展汇总

1 .Nature Communications： 硅基太阳能电池中银触点印刷的形成机理

在硅基太阳能电池中，利用印刷技术制备银电触点是一种经济方便的途径。但是，银的制造成本比较高，而且起粘结作用的玻璃胶中含有毒金属铅。为取得理想的电性能和无毒、丰富的玻璃胶材料，在烧熔过程中探索触点形成工艺是很有必要的。

美国国家可再生能源实验室利用原位X射线衍射技术(in situ X-ray diffraction)追踪了沉积Si的基底在烧制过程中的连续反应。在500°C~600°C时，PbO开始刻蚀电池中的抗反射层（SiN_x），暴露出Si的表面。在650°C时，Ag⁺ 溶解在熔化的玻璃粉中，这有助于在发射面形成Ag沉淀，在玻璃中形成Ag纳米晶体的沉淀。正是因为这个玻璃中间层的存在，欧姆接触的电阻率较低，保证有足够的热量完成SiN_x的刻饰和Ag沉淀的大量出现。

文献链接：The formation mechanism for printed silver-contacts for silicon solar cells

2. Angewandte： 基于B<−N 单位的聚合物受体提高了全聚合物太阳能电池的电子迁移率

利用共轭的聚合物作为全聚合物太阳能电池中电子给体和受体已经引起了广泛的关注。目前相应电池的最佳效率是8%。因为缺少聚合物电子给体，使全聚合物电池的发展受到限制。良好的聚合物电子给体材料必须具备低的LUMO和HOMO能级以及高的电子迁移率的特性。

最近，高分子物理与化学国家重点实验室及中科院长春应化所报导了一种从传统的电子受体聚合物中利用B<−N单元来代替C-C 的处理方式获得聚合物电子受体材料（P-BN-IID）的方法。通过延长共轭聚合物中重复单元的长度，位阻对侧苯基团的影响减弱，聚合物主干中的π-π堆积作用提高。该聚合物电子受体的电子迁移率和空穴迁移率分别高达2.09x10^-5 cm²V^-1s^-1和1.88x10^-4cm²V^-1s^-1。利用该材料组装的电池效率可达5.04%。

该研究为聚合物电子受体材料的获得提供了新的途径。

文献链接：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铅钙钛矿电池

钙钛矿电池因为高的光电转化效率为实际应用奠定了基础，因此，大规模生产钙钛矿电池的制备技术急需发展。其中，印刷电池技术引起了研究人员的广泛关注。

东京大学的Eiichi Nakamura 课题组报道了一种可以直接在玻璃基板或者是塑料基底上制备的钙钛矿电池的方法。该方法是利用两性氨基磺酸来加速钙钛矿晶体的生长，并且利用该基团促进电子转移到电子传输层。结果显示，利用0.7%的氨基磺酸就可以在ITO玻璃上长出320nm的钙钛矿膜。电池效率高达16.02%，相比没有加入氨基磺酸的电池（13.08%）提高了22.5%。该工艺制备出的柔性电池的转化效率也可以达到12.4%。

文献链接：Sulfamic Acid-Catalyzed Lead Perovskite Formation for Solar Cell Fabrication on Glass or Plastic Substrates

4.Nature Communications：在空气中制备高效稳定的钙钛矿电池

钙钛矿电池作为第三代太阳能电池的新秀，光电转化效率已高达22%，远远高于薄膜、染料和量子点太阳能电池的效率，可以和硅基太阳能电池相比拟。但是在潮湿的环境中，有机-无机卤化物钙钛矿易分解的性质阻碍了钙钛矿电池的实际应用。至今为止，依旧是一个无法解决的问题。

香港理工大学严锋教授课题组利用Pb(SCN)₂作为前躯体成功制备了高质量的CH₃NH₃PbI_3-x(SCN)_x。这种钙钛矿电池可稳定存在于湿度高达70%的环境中。电池的平均性能为13.49%，最高效率是15%。该电池防水的主要原因是硫氰酸根离子渗透到了钙钛矿晶格中。这为钙钛矿电池在实际环境中的应用提供了新的思路。

文献链接：Efficient and stable perovskite solar cells prepared in ambient air irrespective of the humidity

5 .Nature Communications：有机-无机铅卤化物钙钛矿中巨大的光致应变

钙钛矿电池因其高的光电转化效率和简单的制备方法，已经成为第三代太阳能电池中的翘楚。经过近5年的短暂发展，效率已从最初的3.8%提高到现在的20%。但是，关于电荷—轨道—晶格内部作用和有机分子在电池中的作用机制等光物理机理研究的少之又少。

南洋理工大学的研究人员成功找到了钙钛矿中有机和无机基团的相互作用。在MAPbI₃中发现了巨大的光之应变即光诱导引起的晶格变化>1,200 P.P.m。光子与晶格的耦合更容易发生在弱的N与I之间较弱的氢键连接处。这项研究对深入了解特殊光电性能的混合钙钛矿电池有重要意义，同时，巨大光之应变的发现也为在光力学器件中的应用开辟了新的道路。

文献链接：Giant photostriction in organic–inorganic lead halide perovskites

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该文献汇总由材料人新能源学习小组沈婷供稿，参与新能源话题讨论请加入“材料人新能源材料交流群 422065952”，若想参与新能源文献解读和文献汇总、新能源知识科普和深度挖掘新能源学术产业信息，请加qq 2728811768。