蒋琦，女，博士【RBD-472】プライド粉砕レイプ 標的、美脚パーツモデル ASUKA，计划员，博士生导师。1991年10月出身于湖南。2013年本科毕业于湖北大学微电子系；2018年于中国科学院半导体计划所得回博士学位（导师：张兴旺计划员/游经碧计划员）；2018年至2023年先后在好意思国北卡罗来纳大学教堂山分校（UNC，相助导师：黄劲松阐明注解）及好意思国国度可再纯真力试验室（NREL，朱凯计划员）从事博士后计划职责；2022年入选国度国外高端倪东说念主才权术；2023年加入中国科学院半导体计划所材料科学重心试验室。

蒋琦计划员比年来在科研限度取得了丰硕的收尾，发表了20余篇学术论文，其中以第一作家在Nature（两篇），Science，Nature Photonics，Nature Energy（两篇，其中一篇为共销亡作），Joule， Advanced Materials（两篇）等期刊上发表论文。其中单篇最高援用杰出3000次，一齐论文总援用12000余次。

2016年，蒋琦计划员在《Nature Energy》上发表了一篇具有突破性真义真义的论文。她诈骗教育生意化的SnO2胶体制备了电子传输材料，通过将SnO2纳米颗粒溶液旋涂在ITO玻璃基底上，变成了高结晶质地的电子传输层。她制备的钙钛矿太阳能电板，结构为ITO/SnO2/(FAPbI3)x(MAPbBr3)1-x/Spiro-OMeTAD/Au，推崇出了特等的性能。这个翻新时势速即成为经典，导致Alfa公司的SnO2纳米漫步溶液供不应求，联系论文被援用杰出1700次。

2019年，蒋琦计划员在《Nature Photonics》上发表了一篇紧要论文，繁芜了其时钙钛矿太阳能电板的最高遵循纪录。她的计划收尾得回了23.32%（准稳态）的认证遵循，显耀进步了钙钛矿太阳能电板的性能。

2022年，看成好意思国国度可再纯真力试验室（NREL）的又名博士后，蒋琦计划员报说念了一种新的名义工程处理时势。通过使用3-（氨基甲基）吡啶（3-Apy）对钙钛矿薄膜进行后处理，她杀青了踏实的高性能反式钙钛矿太阳能电板，其认证遵循杰出25%。这一收尾以“Surface reaction for efficient and stable inverted perovskite solar cells”为题发表在《Nature》上。

同庚，她发现和睦的气体淬火法产生了富含溴的上层，随后的柱状滋长产生了劣势密度裁减的薄膜。基于这些薄膜的太阳能电板在 65°C 下职责 2200 小时以上仍能保执 90% 的遵循。全钙钛矿串联电板的遵循为 27.1%，开路电压高达 2.2 V。联系计划收尾以“Compositional texture engineering for highly stable wide-bandgap perovskite solar cells”为题发表在《Science》上。

2022年，童金辉和蒋琦计划员共同展示了基于夹杂有机阳离子苯乙基铵（PEA）和胍基铵（GA）添加剂变成的准二维（quasi-2D）结构(PEA)2GAPb2I7。这种结构提供了要津的劣势适度，显耀改善了窄带隙（1.25 eV）钙钛矿薄膜的结构和光电特色。联系计划收尾以“Carrier control in Sn–Pb perovskites via 2D cation engineering for all-perovskite tandem solar cells with improved efficiency and stability”为题发表在《Nature Energy》上。

2023年，蒋琦计划员进一步计划了高和睦光照对室内老化试验的影响，发现这些因素是预测室外要求下运行踏实性的要津压力因素。她通过在试验室中进行相对较短时辰（少于几百小时）的光和热踏实性测试，奏效预测了永久户外老化情况。联系计划收尾以“Towards linking lab and field lifetimes of perovskite solar cells”为题发表在《Nature》上。

蒋琦计划员的计划不仅在学术界得回了高度认同，也对太阳能电板的本体应用产生了深远影响。近日，朱凯阐明注解和蒋琦计划员在《Nature Reviews Materials》上发表综述论文，底下，小编带大家拜读一下这篇论文。

具有正-本征-负（p-i-n，或经常称为格外）结构的钙钛矿太阳能电板（PSC）由于其功率革新遵循快速提高、易于膨大制造、可靠，对生意化越来越有诱骗力与各式基于钙钛矿的串联器件成就的操作和兼容性。在这里，朱凯阐明注解和蒋琦计划员回想了制造高效且踏实的 p-i-n PSC 的要津材料和器件注意事项。领先，作家总结了电荷传输材料的要津进展，这关于电力革新遵循的快速逾越至关紧要。其次，作家盘问有出路的钙钛矿因素和制造时势。作家重心先容了改善钙钛矿层的各式增材工程时势以及针对埋层或顶部钙钛矿名义层的界面工程政策。第三，作家回想了串联器件的进展，重心关爱互连层的优化。接下来，作家总结了提高 p-i-n PSC 踏实性的近况和政策，非常是计议到户外应用的挑战。作家还对改日的计划标的和挑战进行了斟酌。

图 1：典型的钙钛矿太阳能电板结构和昭着的器件遵循逾越

电荷传输层【RBD-472】プライド粉砕レイプ 標的、美脚パーツモデル ASUKA

与n-i-p结构比较，p-i-n钙钛矿太阳能电板（PSCs）发展较慢，主要因电荷传输层（CTL）的电性能不睬思及能级不匹配，导致电荷索要效果差，界面非放射复合秩序了其光电革新遵循（PCE）。常用CTL包括自拼装单层（SAM）材料、氧化物、富勒烯至极养殖物、团员物等。团员物HTM如PEDOT:PSS和PTAA诚然常用于p-i-n PSC，但存在酸性、吸水性和能级不匹配等问题。无机HTM如NiOx因踏实性和能级合乎被鄙俚计划，但需通过名义钝化、掺杂等时势克服名义劣势和导电率低等挑战。合理规划和长入有机分子政策有望进步p-i-n PSCs的遵循和踏实性。

图2：高效p-i-n钙钛矿太阳能电板的代表性电荷传输材料

钙钛矿接管层

电子传输层（ETL）在p-i-n钙钛矿太阳能电板（PSCs）中起着要津作用，不仅能灵验索要电子，还能缩小环境氧气和水分对钙钛矿层的影响。常用的ETL材料包括富勒烯基材料、n型共轭团员物和n型金属氧化物。富勒烯基ETL如C60和PCBM因其高电子迁徙率和低温加工上风鄙俚应用，但本钱高和能级问题秩序了其性能。无机替代品如SnO2和ZnO因其踏实性好、本钱低，成为ETL计划的热门。此外，增材制造在提高钙钛矿薄膜质地和踏实性方面分解了紧要作用（图3）。添加剂不错通过退换钙钛矿的结晶历程，钝化劣势并改善界面特色，从而进步器件的遵循和踏实性。举例，小分子和离子液体添加剂能灵验扼制电荷载流子的复合，提高薄膜的风雅性和均匀性。改日的计划可能围聚在非富勒烯材料和无机金属氧化物的径直千里积上，长入增材制造政策，以进一步进步p-i-n PSCs的性能和踏实性。

图3：钙钛矿层的增材制造

p–i–n PSCs的界面工程

钙钛矿-ETL顶层界面工程：潜入的钙钛矿顶面上的高密度陷坑，经常由未键合的悬垂键变成，是导致名义复合亏蚀的主要原因。通过定制钙钛矿名义终端基团进行名义改性，不错灵验减少名义劣势，优化电子索要和空穴抑止，从而显耀进步p-i-n PSCs的性能。这些改性时势不错转换功函数，减少名义劣势和复合亏蚀，并开释钙钛矿退火历程中变成的名义残余应力。优化钙钛矿名义和构建灵验钙钛矿-ETL界面的时势包括：断送钙钛矿顶部因素进行名义响应，构建低维或三维异质结，以及在钙钛矿顶部锚定功能材料。名义硫化和小分子处理（如3-APy）可钝假名义并增强电荷索要，提高器件遵循和踏实性。有机盐如GABr、PEAI等看成钝化剂，能减少非放射复合亏蚀，提高器件性能。通过这些时势，不错杀青高效、踏实的p-i-n钙钛矿太阳能电板。

图4：钙钛矿-电子传输层界面工程

钙钛矿-HTL底部界面工程：优化底部HTL-钙钛矿界靠近进步p-i-n PSC的性能至关紧要，因为该界面存在高密度深层陷坑态，影响钙钛矿薄膜的结晶和滋长。可是，埋藏的HTL-钙钛矿界面计划较少，且由于钙钛矿前体溶剂的高溶化度，界面改性剂容易被洗掉，难以调制。不同HTL基板的界面问题折柳，举例PTAA名义疏水，需要有机盐处理以提高润湿性；基于SAM的修饰可处置Me-4PACz的疏水性；NiOx-钙钛矿界面则通过SAM和NiOx长入的双层结构改善界面能级罗列和钝化劣势，增强器件踏实性。因此，接管无损样品制造和表征时势优化埋藏的HTL-钙钛矿界靠近提高p-i-n PSC性能至关紧要。

图5：空穴输运层-钙钛矿底面工程

基于 p–i–n PSC 的串联器件

在两头串联太阳能电板中，互连层（ICL）相接顶部和底部子电板，对举座性能至关紧要。ICL包括电荷复合层（CRL），应促进电子和空穴的灵验复合，不产生电压亏蚀。常用材料有TCO（如ITO、IZO）和超薄金属层（如银、金）。理思的ICL需具备高密度、化学惰性、导电性、低横向电导率和光学透明性，同期耐高和睦物理弹性。钙钛矿-有机串联电板的互连劣势和能量亏蚀秩序了其遵循。优化政策包括使TCO层更薄，引入新材料提高欧姆斗争和透光率。高电子迁徙率的TCO和金属化决议能缩小寄生接管亏蚀，进步电板性能和踏实性

图6：互连层和顶部透明电极触点规划

踏实性进展

作家关爱钙钛矿太阳能电板（PSC）在照明、偏置和热下的踏实性。通过环氧树脂和聚异丁烯等封装材料，能灵验缩小水分和氧气引起的降解。提高PSC踏实性的要津在于优化钙钛矿层的固有踏实性和确保电荷传输层的均匀性。浸透樊篱如Au/碳和TCO电极能提高PSC踏实性，但需处置本钱和永久性问题。化学惰性金属如铬（Cr/Cr2O3）也值得探索。使用铵-吡啶小分子或非响应性铵配体进行界面工程，能显耀提高踏实性。此外，通过气体淬灭优化钙钛矿结晶时势也灵验。本体要求下的室外测试骄气，PSC在高和睦太阳光谱下能保执大部分运转遵循，但需要更多现场踏实性测试来考证PSC的永久可靠性。

图7：钙钛矿太阳能电板的踏实性

总结与斟酌

自2022年以来，p-i-n PSC的光电革新遵循（PCE）已杰出25%，并通过了多项IEC标准。这一进展收货于HTL拓荒、钙钛矿千里积和界面工程的纠正。优化HTL处理、添加剂和界面改性政策对进步性能至关紧要，尤其是适用于各式钙钛矿因素和器件堆栈。双面p-i-n PSC具有进步遵循和踏实性的后劲，诈骗环境反射和散射光增强能量输出。举例，双面单结p-i-n PSC在不同倒映率下遵循可达27%-29%。改日计划应更多关爱户外测试要求下的永久踏实性，因户外操作触及多个压力源，加多了拓荒操作的不行预测性。

刻下踏实性计划主要围聚在电板层面，模块级的踏实性更复杂，需要新的政策来应酬。这篇综述旨在引起学术和工业界对p-i-n PSC拓荒的酷好酷好，同期诱骗对钙钛矿材料、太阳能时候和新式光电器件感酷好酷好的团体。

图8：双面钙钛矿太阳能电板

着手：高分子科学前沿

声明：仅代表作家个东说念主不雅点，作家水平有限，如有不科学之处，请鄙人方留言指正！