钙钛矿太阳能电池光电性能的深入表征

近年来，有机-无机钙钛矿太阳能电池由于卓越的光电性能和极低的材料成本引起广泛关注，更被认作是一种前景广阔的环保光伏材料。目前，钙钛矿太阳能电池的光电转换效率已经超过25%，展示了极大的发展潜力，受到学术界和产业界的广泛关注。

本次研讨会，分析测试百科网将邀请行业专家，与大家共同探讨钙钛矿太阳能电池光电性能的深入表征，希望能对行业内工作者带来帮助和启发。

【纳米晶诱导钙钛矿结晶与薄膜取向调控】

用于硅叠层的宽带隙（1.68 eV）钙钛矿太阳能电池（PSCs）已经实现将现有硅电池的光电转换效率从目前的最高26.7%提高到34.6%，但寿命远低于硅基的25年，严重限制了其商业应用。目前多数钙钛矿电池在水分、光照、热或其他因素的干扰下都会严重失效。对此，我们研究了高溴含量的宽带隙钙钛矿的缺陷起源，通过引入纳米晶作为晶核诱导钙钛矿均相生长，同时调控钙钛矿晶体取向、研究其各向异性光电性能、并设计针对性的界面微结构来提高材料和器件的工作稳定性。本工作首先分析了高溴钙钛矿的缺陷产生原因，并发现了取向调控抑制缺陷的新途径；之后提出了纳米晶诱导钙钛矿均相生长与单取向结晶的新工艺及其取向调控策略，研究了不同取向钙钛矿薄膜的退化机理及其各向异性，发现（111）取向界面具有最优光伏性能和抑制的离子迁移；通过优化电子传输层（ETL），特别是开发新型紫外惰性电子传输材料及低温介孔结构，来提高PSCs在潮湿环境或光照下的工作稳定性。优化后的宽带隙太阳能电池（1.68 eV）功率转换效率达到23.5%，光稳定性得到明显改善。器件在一个太阳光下持续光照，最大功率点电压下工作1000小时后，保持了95%以上的初始性能。后续工作将深入研究钙钛矿各向异性，开发针对性的薄膜改性方法和新型器件结构。

【原子力显微镜表征技术在钙钛矿太阳能电池研究中的应用】

钙钛矿太阳能电池因其光电转换效率低成本被备受关注，随着其单节效率不断攀升，研究热点逐渐转移至通过界面工程及封装工艺提高其稳定性，通过叠层设计以及开发设计新型材料进一步提高其效率等。原子力显微镜因其高的空间分辨率以及丰富多样的功能性广泛应用于钙钛矿太阳能电池表界面形态、力学性能、价带匹配、导电性的表征，进一步可原位光照、加热、拉伸、控制气氛条件研究器件以及材料上述物理化学性质变化。原子力显微镜现在已成为钙钛矿太阳能电池表征中不可或缺的利器，在本报告中，会根据原子力显微镜在太阳能电池研究应用中的一些重点案例，讲解原子力显微镜不同模式测试背后的原理，并结合布鲁克原子力显微镜40年技术积累，讲解如何进一步提高物性测试的分辨率及准确性，助力钙钛矿太阳能电池研发于设计。

【超分辨纳米红外技术助力钙钛矿与有机太阳能电池研究】

钙钛矿太阳能电池（PSCs）和有机太阳能电池（OSCs）是新能源领域的研究热点。纳米红外光谱技术（nanoIR/AFM-IR）凭借其纳米级化学成分和形貌分析能力，成为推动这些技术发展的关键工具。nanoIR融合了原子力显微镜（AFM）和红外光谱（IR）的优势，可实现优于10nm空间分辨率和单分子层表面灵敏红外光谱和红外成像检测，可应用于精确观察钙钛矿薄膜中的相分离、缺陷分布和晶界化学变化，揭示载流子迁移等复合机制研究。它还能实时监测热退火、溶剂处理和光照下的化学变化，跟踪离子迁移路径，助力降解机制研究。结合多种技术，nanoIR技术可全面分析PSCs和OSCs的纳米尺度化学、机械和电学特性，并评估其在不同环境下的稳定性，对提升器件稳定性和效率至关重要。
在本次Webinar中，我们将深入介绍nanoIR技术及其在PSCs和OSCs研究中的最新应用，展示其助力太阳能电池性能的研究，为新能源发展带来新的机遇。