北京理工大学在钙钛矿电池领域连续取得突破

1.Angew：避免结构倒塌以减少钙钛矿光伏电池中的铅泄漏

钙钛矿太阳能电池（PSC）已成为下一代光伏技术的有希望的候选者。然而，重金属Pb作为高效PSC的基本元素，易溶于水，对环境和人类健康构成严重威胁。由于三维（3D）钙钛矿中的弱离子键，将钙钛矿薄膜浸入水中时会发生剧烈的结构分解，从而加速铅的泄漏。

北京理工大学陈棋等人通过在3D钙钛矿表面引入化学稳定的Dion-Jacobson(DJ)2D钙钛矿，解决上述问题。2D钙钛矿可以显著减慢薄膜溶解过程，从而延缓了铅泄漏，从而延长了损坏器件回收的时间。在各种极端条件下，铅污染明显减少。此外，PSC器件提供了23.6%，并在最大功率点跟踪超过1100小时后，保留超过95%的初始PCE。

2.AM：基于正置结构的钙钛矿/硅串联太阳能电池

钙钛矿/硅串联太阳能电池有望进入光伏市场。然而，用于顶部电池的宽带隙钙钛矿吸收剂在光照下往往会出现严重的相偏析，这限制了串联太阳能电池的使用寿命。北京理工大学陈棋等人报道了一种应变调制策略来制造光稳定的钙钛矿/硅串联太阳能电池。

通过使用三磷酸腺苷(ATP)，宽带隙钙钛矿吸收体中的残余拉伸应变成功地转化为压缩应变，从而减轻了光诱导的离子迁移和相偏析。基于具有压缩应变的宽带隙钙钛矿，具有n-i-p布局的单结太阳能电池的功率转换效率(PCE)为20.53%，最小电压不足为440mV。

在最大功率点运行2500小时后，这些电池还保持83.60%的初始PCE。最后，我们将这些顶部电池与硅底部电池集成在一个单片串联器件中，实现了26.95%的PCE，并提高了开路时的光稳定性。

3.AFM：分子铰链稳定具有压应变的甲脒基钙钛矿太阳能电池

甲脒(FA)基钙钛矿因其有趣的光电特性而成为太阳能电池的有前途的吸光材料。然而，商业化的障碍仍然存在于主要的内在材料不稳定性，其中FA+阳离子的挥发性有机成分在运行压力源下易于逸出。

北京理工大学陈棋等人报道了通过增韧与1,1'-(亚甲基二-4,1-亚苯基)双马来酰亚胺(BMI)的对称分子的界面来稳定基于FA的钙钛矿。

具有两个马来酰亚胺的BMI可以通过化学键同时与FA+和/或配位不足的Pb2+结合，这也压缩了生成的钙钛矿晶格。化学键合和应变调制协同作用不仅钝化薄膜缺陷，而且抑制钙钛矿分解，从而显著提高钙钛矿薄膜的内在稳定性。

结果，BMI改性钙钛矿太阳能电池（PSC）显示出将功率转换效率（PCE）从21.4%提高到22.7%并增强了长期运行稳定性，在最大功率点连续跟踪1000小时后保持初始效率的91.8%。这些发现揭示了化学相互作用和物理调节的协同作用，为稳定高效的钙钛矿基光电器件开辟了一条新途径。