经典综述大放送:迈进钙钛矿光伏电池大门,请从这十篇综述开始


钙钛矿太阳能电池作为一种新型低廉高效光伏技术在近年来备受关注。自从2009年日本科学家Miyasaka首次报道钙钛矿太阳能电池以来,在短短的几年内,钙钛矿太阳能电池的光电转换效率从3.8%上升到22.7%。与此同时,钙钛矿电池的器件稳定性也大幅度提高。这些高速的发展背后是世界各国科学家针对钙钛矿电池的基础科学难题的理解以及对器件技术瓶颈(规模化制备,器件稳定性,毒性等)的攻关,从而衍生出多个重要的研究方向。本文选取了以下十篇综述文献,以对整个钙钛矿科学领域有个较为明朗的呈现。希望本文除了对于已经从事钙钛矿研究的科学家起到整理思路的作用,也对尚未从事钙钛矿研究但有意进入该领域的科学家有着重要的导引意义。

1.钙钛矿电池的诞生与发展 (一)

该文回顾了钙钛矿电池的诞生与发展的历史。将具有里程碑意义的工作进行了汇总。这些工作主要包括器件结构与工作原理,钙钛矿薄膜制备方法以及钙钛矿的光电物理性质。

文献链接:

https://www.nature.com/articles/nphoton.2014.134?cacheBust=1508229687919

2.钙钛矿电池的诞生与发展 (二)

该文为最新发表在science的钙钛矿电池的综述文章,其着重分析了当今钙钛矿电池的发展现状和重大存在问题。该问题提出两大重要方向。其一,未来需要进一步提高钙钛矿电池的电压来提高电池效率。其二是,未来要系统研究钙钛矿电池材料降解机理,以找到提高钙钛矿电池器件稳定性的办法。

文献链接:

http://science.sciencemag.org/content/358/6364/739

3.钙钛矿卤化物的制备与溶液结晶

该文从基础溶液结晶的成核成长理论出发,将文献里各种各样的方法(一步法,两步法,以及各种各样的添加剂方法)通过科学原理系统归类,探讨了各种方法背后的可能的化学或者材料原理,并对未来钙钛矿溶液制备进行了展望。

文献链接:

https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.jpclett.5b01843

4.钙钛矿卤化物的物理性质

该文总结了近年来各国科学家对于三维以及低维钙钛矿物理性质认知方面的进展。主要方面包括缺陷物理,铁电性质,激子分离过程,电荷寿命,以及光子回收等方面。除此之外,该文还着重讨论了离子迁移对钙钛矿电池效率与稳定性的影响。

文献链接:

https://www.nature.com/articles/natrevmats201742

5.钙钛矿卤化物的缺陷性质

本文探讨了钙钛矿材料的最重要物理特性-缺陷性质。缺陷特性是钙钛矿太阳能电池以及其他光电器件高性能的物理根本原因。本文作者探讨了钙钛矿材料晶体内部缺陷的来源和特性,以及这些缺陷与钙钛矿材料所表现的电荷复合,电子传输,能量价带以及其他性质的关联。

文献链接:

https://www.nature.com/articles/nenergy2016149

6.钙钛矿卤化物的化学结构(一)

本文回顾了有机无机杂化钙钛矿材料的发现与发展的历史。着重展望了三维有机无机杂化钙钛矿以外的钙钛矿材料,以及它们的独特电学和光学性质。

文献链接:

https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.chemrev.5b00715

7.钙钛矿卤化物的化学结构(二)

该文总结了低维钙钛矿材料的衍生与发展,并分析了其独特的物理化学性质。尤其是这些材料应用于钙钛矿电池,可获得远远高于三维钙钛矿材料的稳定器件性能。同时,该文指出了低维钙钛矿材料以及器件的发展方向。

文献链接:

https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsenergylett.6b00705

8.无铅钙钛矿卤化物

该文为前瞻性综述,主要总结以及提出多种有潜力取代铅基钙钛矿的绿色钙钛矿材料。着重强调了无铅双钙钛矿晶型钙钛矿材料的优势以及潜力。

文献链接:

https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsenergylett.6b00499

9.钙钛矿电池稳定性

该文总结了近年来各国科学家针对提高钙钛矿太阳能电池器件稳定性的所作出的努力,系统总结了影响钙钛矿稳定运行的内在和外在因素,提出了对于材料降解机理研究的重要性。其次,该文还指出研究钙钛矿稳定性,不光要研究材料本身稳定性,也要研究材料与电池器件其他组成部分的界面等的稳定性。

文献链接:

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/cssc.201600915/abstract

10.钙钛矿电池稳定性

该文总结了钙钛矿电池材料和器件领域近年来理论计算方向的进展。主要方向包括通过理论计算理解钙钛矿材料的结构、电学以及光学性质。该文也指出了理论计算在解决一些钙钛矿电池发展中的重大问题的可能用途。

文献链接:

http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2015/ta/c4ta05033a#!divAbstract

(作者:PerovskiteCell)

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