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短短一周时间，顶刊AM连续发表9篇关于钙钛矿材料和器件的相关研究和综述！主要领域为单晶钙钛矿、二维结构、量子点、非铅体系以及器件测试等。钙钛矿的基础研究仍热度不减，以下是小编汇总的最新AM文章，以飨读者！
1. AM: 创纪录！效率超过21%的稳定二维钙钛矿太阳能电池
由于光吸收和电荷传输不足，二维（2D）Ruddlesden-Popper（RP）钙钛矿表现出相对较低的效率。华中科技大学Xinliang Zhang和Ming Shao等人制造了甲基铵（MA）、甲脒（FA）和 FA/MA 混合二维 PSC。
加入FA阳离子可扩展吸收范围并增强光吸收。光谱表明，FA 阳离子显著增加了3D类相到2D相的部分，XRD 研究表明基于FA的2D钙钛矿具有倾斜的晶体取向。
然而，超快的相间电荷转移导致极长的载流子扩散长度（~1.98 μm）。此外，氯化物添加剂有效地抑制了纯FA基二维PSC的黄色δ相形成。
因此，基于FA/MA混合和纯FA的二维PSC都表现出超过20%的效率。具体而言，基于纯FA的2D PSC 实现了创纪录的 21.07%（认证为 20%）的PCE，这是迄今为止报告的低维PSC（n≤10）的最高效率。
重要的是，基于FA的2D PSC在 85°C 持续加热 1500 小时后仍保持其初始效率的97%。基于纯FA的2D PSC 有望实现与3D钙钛矿相当的效率，以及更好的设备稳定性。
Shao, M., Bie, T., Yang, L., Gao, Y., Jin, X., He, F., Zheng, N., Yu, Y. and Zhang, X., Over 21% Efficiency Stable Two-dimensional Perovskite Solar Cells. Adv. Mater.. 2021.
https://doi.org/10.1002/adma.202107211
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202107211
2. 刘永胜AM：超18%效率！高效稳定的2D钙钛矿电池（n=4）
2D Dion-Jacobson (DJ) 钙钛矿由于缺乏相对于2D Ruddlesden-Popper 钙钛矿的范德华间隙，已成为一种具有优异结构和环境稳定性的新兴光伏材料。南开大学刘永胜等人成功开发了一种基于稠合噻吩的间隔物，即TTDMAI，用于 2D DJ 钙钛矿太阳能电池。
研究发现，使用TTDMA间隔物并延长π共轭长度的 DJ 钙钛矿表现出高薄膜质量、大晶体尺寸和由前体溶液中的大晶核诱导的优选晶体垂直取向，导致较低的陷阱密度、降低的激子结合能和定向电荷传输。
因此，基于TTDMA（标称 n = 4）的优化 2D DJ 钙钛矿器件可提供高达18.82% 的最高PCE。重要的是，基于TTDMA的未封装器件在N2中储存 4400 小时（超过6 个月）后可以维持其原始效率的平均99%。此外，与3D同类器件相比，光、热、环境和操作稳定性也得到了明显改善。
Xu, Z., Lu, D., Dong, X., Chen, M., Fu, Q., Liu, Y., Highly Efficient and Stable Dion−Jacobson Perovskite Solar Cells Enabled by Extended π-Conjugation of Organic Spacer. Adv. Mater. 2021, 2105083.
https://doi.org/10.1002/adma.202105083
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202105083
3. AM：二维混合钙钛矿中的颜色发射：透明绿色发光
卤化物钙钛矿材料提供了一个理想的场所，可以轻松调整其颜色，从而调整其发射光的光谱范围。与传统的加工方式相比，帕维亚大学Giulia Grancini等人研究发现，Ruddlesden-Popper钙钛矿中的卤化物取代不仅可以逐步调节带隙，而且还可以成为控制纳米级相分离的有力工具。
通过调整卤化物比例，从而实现调整复合中心。进而，设计的富含氯化物的钙钛矿薄膜对人眼来说是透明的，但在绿色中具有可控的可调发射。
这是由于碘化物或溴化物的合理卤化物取代导致相的空间分布，其中次要成分负责可调发射，如组合高光谱光致发光成像和元素映射所确定的。
这项工作为下一代高度可调的透明发光材料铺平了道路，该材料可用作先进和低成本光电子学中的发光像素。
Zanetta, A., Andaji-Garmaroudi, Z., Pirota, V., Pica, G., Kosasih, F. U., Gouda, L., Frohna, K., Ducati, C., Doria, F., Stranks, S. D., Grancini, G., Manipulating Color Emission in 2D Hybrid Perovskites by Fine Tuning Halide Segregation: A Transparent Green Emitter. Adv. Mater. 2021, 2105942. https://doi.org/10.1002/adma.202105942
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202105942
4. AM: 22.02%记录效率！Sn-Pb混合钙钛矿电池（窄带隙）
带隙在1.1-1.4 eV范围内的Sn-Pb混合钙钛矿是单结太阳能电池接近肖克利-奎瑟极限的理想选择。然而，由于Sn2+容易氧化，Sn-Pb混合钙钛矿太阳能电池 (PSC) 的效率和稳定性仍然远远落后于 Pb 基太阳能电池。香港理工大学严锋等人将还原剂4-肼基苯甲酸 (HBA) 作为添加剂与SnF2 一起引入，以抑制Sn2+的氧化。
由于 Sn 和 Pb 基钙钛矿的溶解度和结晶动力学不同，在反溶剂处理后会自发形成垂直的Pb/Sn成分梯度，并且可以通过控制反溶剂温度进行微调。
由于钙钛矿的能带结构取决于其组成，因此在具有组成梯度的钙钛矿薄膜中构建了渐变垂直异质结，这可以增强光载流子分离并抑制所得 PSC 中的载流子复合。在最佳制造条件下，Sn-Pb混合PSC显示出高达22.02%的光电转换效率以及在光照期间的出色稳定性。
Cao, J., Loi, H.-L., Xu, Y., Guo, X., Wang, N., Liu, C.-k., Wang, T., Cheng, H., Zhu, Y., Li, M.G., Wong, W.-Y. and Yan, F. (2021), High-performance tin-lead mixed perovskite solar cells with vertical compositional gradient. Adv. Mater. 2021.
https://doi.org/10.1002/adma.202107729
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202107729
5. AM: 钙钛矿太阳能电池光伏参数光强分析
关于钙钛矿太阳能电池 (PSC) 的出版物数量继续呈指数增长。虽然PSC的效率超过了25.5%，但并不是每个研究实验室都能重现这个高效率的结果。然而，并不总是清楚哪个主导机制是导致性能下降的原因。
国立台湾大学Yulia Galagan等人开发了一种简单的JV参数光强度分析方法，可以了解太阳能电池中出现的机制和限制设备性能的原因。所开发的方法得到漂移扩散模型的支持，旨在帮助解释钙钛矿太阳能电池中界面或体复合、串联或分流电阻的寄生损失。
这种方法不仅可以帮助指出器件中批量或界面重组的主导地位，还可以确定哪个界面更有缺陷。为此类JV参数的光强度分析提供了详细和逐步的指导。所提出的方法和本研究的结论得到了一系列案例研究的支持，显示了所提出的方法在实际例子中的有效性。
Glowienka, D. and Galagan, Y., Light intensity analysis of photovoltaic parameters for perovskite solar cells. Adv. Mater..2021
https://doi.org/10.1002/adma.202105920
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202105920
6. AM综述：钙钛矿量子点的表面化学工程：策略、应用和前景
表面配体的存在不仅在保持金属卤化物钙钛矿量子点 (PQD) 的胶体完整性和无缺陷表面方面起着关键作用，而且还可以作为调节其光电特性的旋钮，用于各种激动人心的应用，包括太阳能电池和发光二极管。然而，这些必不可少的表面配体由于其高度动态的结合和绝缘性，也可能会降低 PQD 的稳定性和关键特性。为了解决这些问题，在过去几年中开发了许多创新的表面工程方法。
基于对微小纳米粒子表面原子结构和表面缺陷形成的深入基础理解，昆士兰大学Lianzhou Wang，Yang Bai以及Peng Chen等人提出了一个关键的概述。
重点关注PQDs的表面化学工程，包括先进的胶体合成、原位表面钝化和溶液相/ 固态配体交换，然后重点介绍他们在光伏和其他光电领域的空前成就。
最后，讨论了实际障碍和未来方向，以激发更合理的表面设计，以实现高效可靠的下一代PQD技术。
Bai, Y., Hao, M., Ding, S., Chen, P. and Wang, L., Surface Chemistry Engineering of Perovskite Quantum Dots: Strategies, Applications, and Perspectives. Adv. Mater.. 2021.
https://doi.org/10.1002/adma.202105958
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202105958
7. AM综述: 用于光伏器件的单晶甲基铵卤化铅钙钛矿材料
卤化铅钙钛矿太阳能电池越来越受到人们的关注。在短短十年内，跨学科领域的巨大研究努力促成了巨大的科学进步，以前所未有的速度迅速导致光电转换效率接近创纪录的硅太阳能电池。然而，虽然对于大多数材料，最好的太阳能电池是用单晶 (SC) 实现的，但对于钙钛矿，迄今为止最好的电池是用多晶 (PC) 薄膜实现的，尽管钙钛矿SC的光电特性无疑是优越的。
法国艾克斯马赛大学Beniamino Sciacca等人以单晶甲基卤化铅为例，详细阐述了从材料合成和表征到器件制造和测试的文献，为尽管具有优异的光电性能但效率相对较低提供了合理的解释。
研究人员特别关注太阳能电池性能如何受各向异性、晶体取向、表面终止、界面和器件架构的影响。有人认为，为了释放单晶钙钛矿的全部潜力，在设计下一代器件架构时需要采用整体方法。
这些策略将导致功率转换效率高于 PC 钙钛矿和硅太阳能电池，对可再生能源的大规模快速部署产生巨大影响。
Monocrystalline Methylammonium Lead Halide Perovskite Materials for Photovoltaics. Adv. Mater. 2021, 2102588.
https://doi.org/10.1002/adma.202102588
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202102588
8. AM综述: 准二维钙钛矿电池中的载流子传输
近年来，二维Ruddlesden-Popper (2DRP) 钙钛矿材料因其优异的稳定性和结构多样性而被探索为太阳能电池中的新兴半导体材料。尽管2DRP钙钛矿已实现超过19%的光伏效率，但与传统3D钙钛矿相比，在存在多种有机间隔阳离子的情况下，其电荷载流子传输性能较差，阻碍了其广泛应用。因此，系统地了解二维钙钛矿的载流子传输机制对于开发高性能二维钙钛矿太阳能电池（PSC）至关重要。
中科院化学所宋延林和郑州大学Yiqiang Zhang, Pengwei Li等人我们总结了 2DRP PSC载流子行为的最新进展，并为增强载流子传输提供了指导。
首先，研究人员讨论了影响载流子传输的2DRP钙钛矿材料的组成和晶体结构。然后，研究人员评估了与载流子传输密切相关的2DRP钙钛矿薄膜的特征（相分离、晶粒取向、结晶动力学等）。
随后，研究人员揭示了指导传输层选择的载流子传输的主要方向。最后，提出了一个展望并合理化策略，以增强高性能PSC中的载流子传输。
Yan, L., Ma, J., Li, P., Zang, S., Han, L., Zhang, Y. and Song, Y. (2021), Charge-Carrier Transport in Quasi-2D Ruddlesden-Popper Perovskites Solar Cells. Adv. Mater.. 2021.
https://doi.org/10.1002/adma.202106822
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/adma.202106822
9. AM综述: 高效稳定的二维钙钛矿太阳能电池：挑战和机遇
钙钛矿太阳能电池 (PSC) 由于其高功率转换效率 (PCE) 和低成本生产的承诺而迅速成为光伏界最热门的话题之一。在各种PSC中，典型的基于3D钙钛矿的太阳能电池提供高 PCE，但它们具有严重的不稳定性，这限制了它们的实际应用。与3D钙钛矿相比，2D钙钛矿包含更大、更不易挥发且通常更疏水的有机阳离子，其热稳定性、化学稳定性和环境稳定性大大提高。
2D钙钛矿在太阳能电池中可以扮演不同的角色，既可以作为主光吸收剂（2D PSC），也可以作为3D钙钛矿吸收层（2D/3D PSC）顶部的覆盖层。两种类型的 PSC 都存在 PCE 和稳定性之间的权衡——2D PSC 更稳定但效率较低，而2D/3D PSC 提供令人兴奋的效率但稳定性相对较差。
为了解决这种PCE/稳定性权衡，普林斯顿大学Xiaoming Zhao和Yueh-Lin Loo等人概述了2D和2D/3D PSC面临的挑战。重点介绍了社区为克服这些挑战而进行的精选工作。并提出了一些关于如何进一步改进 PSC 的建议，使其性能和稳定性与应用程序要求相称。
最后，突出说明了这一点。虽然二维钙钛矿封盖层可以提高2D/3D钙钛矿太阳能电池的工作稳定性，但这种改进的起源仍然是不清楚。因此，研究人员建议彻底表征以获得全面了解2D/3D钙钛矿界面，以揭示改进稳定性的机制（处理-结构-功能关系）。这将使2D覆盖层的未来合理设计成为可能，用于高效且运行稳定的2D/3D钙钛矿太阳能电池。
Zhao, X., Liu, T., Loo, Y.-L., Advancing 2D Perovskites for Efficient and Stable Solar Cells: Challenges and Opportunities. Adv. Mater. 2021, 2105849.
https://doi.org/10.1002/adma.202105849
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202105849