韩礼元、宁志军、韩宏伟、孟庆波：钙钛矿太阳能电池发展的现状和趋势

近10年来，钙钛矿太阳能电池的效率从不足3%迅速提高到目前的23.7%，超过了多晶硅太阳能电池，迅速成长为一种新兴的低成本高效率太阳能电池。近期，Sci. China Chem. 邀请该领域知名学者韩礼元、宁志军、韩宏伟、孟庆波等撰写综述文章，系统总结了钙钛矿太阳能电池发展的现状和趋势。

1

韩礼元教授以“Research activities on perovskite solar cells in China”为题，系统回顾了钙钛矿太阳能电池在中国的研究进展，并指出未来产业化面临的主要问题。内容包括以下几个方面：（1）钙钛矿电池在国内的学术研究情况，包括正反式电池效率发展，钙钛矿电池中各层稳定性研究进展；（2）钙钛矿太阳能电池国内外企业发展状况，包括专利数对比和模块组件效率发展情况；（3）未来展望：钙钛矿太阳能电池效率已经接近硅电池，中国作为最大的光伏组件出口国和消费国，将是最有可能率先实现钙钛矿电池产业化的热土；未来钙钛矿电池的研究重心应当从高效率向稳定性、大面积模块制备上转移。他还指出，国内应当成立一个与国际接轨的权威效率认证机构，从而加速这一进程。

中国取得的钙钛矿太阳能电池小面积器件和大面积模块认证效率

详见：Yanbo Wang, Liyuan Han. Research activities on perovskite solar cells in China. Sci. China Chem., 2019, 62, DOI: 10.1007/s11426-019-9461-1.

长按识别二维码免费读全文

作者简介

 

王言博  

上海交通大学博士，主要研究方向为高效率、高稳定性钙钛矿太阳能电池的制备与机理。以第一作者在Adv. Mater.、Adv. Energy Mater. 等高水平期刊发表SCI论文3篇。

韩礼元  

上海交通大学材料科学与工程学院金属基复合材料国家重点实验室千人计划讲席教授，日本国立物质材料研究所首席科学家。1988年毕业于日本大阪府立大学应用化学专业，工学博士。先后在日本DIC公司和Sharp公司工作了18年。2008年被邀请到日本国立物质材料研究所担任下一代太阳电池中心主任。主要研究方向是开发大面积、高效率、高稳定性的钙钛矿太阳能电池，推动该电池产业化进程。韩礼元教授在提高太阳能电池的转换效率和模块技术创新上取得了很多重要成果, 在Science、Nature、Nat. Energy、Nat. Commun.、Joule 等世界顶尖期刊上发表了200多篇高水平学术论文，申请专利150多项。

2

上海科技大学宁志军课题组、华中科技大学韩宏伟课题组和中科院物理所孟庆波课题组以“Stability Improvement under High Efficiency——Next Stage Development of Perovskite Solar Cells”为题，分别从三个方面系统地介绍了钙钛矿太阳能电池的稳定性问题：（1）如何提升钙钛矿自身稳定性，包括晶体结构、晶粒尺寸、结晶度和晶界等方面。（2）如何提升除钙钛矿层外器件各层的稳定性，包括载流子输运层和电极。（3）钙钛矿内部应变、界面结构、时变特性和电荷复合动力学的表征技术，以及钙钛矿太阳能电池的稳定性测试标准。

造成钙钛矿太阳能电池效率下降的主要因素示意图

关于未来提升钙钛矿稳定性的重点方向，作者认为：由于缺陷和离子迁移是影响钙钛矿太阳能电池的关键因素，阐明器件在光、湿、热条件下的降解机理，确定缺陷演化路径、离子迁移的机理以及缺陷与离子迁移的相互作用等，需要继续深入发展表征技术和理论模型；基于对降解机制的深入理解，开发新型的晶格强化和表界面精准缺陷钝化方法及器件结构将对稳定性的提高起到关键作用。

作者还总结了目前已报道的代表性的器件的稳定性数据和测试方法，提出目前采用不同方法和条件测试稳定性，其结果缺乏可比性，需要建立一种标准测试方案。采用标准的器件测试条件（如温度、湿度、气氛环境等），发展标准的器件封装方法，在固定条件下进行最大输出功率下的效率跟踪测试是目前的发展趋势。

上海科技大学研究生虞丹妮、华中科技大学胡玥副教授、中科院物理所石将建副研究员为该综述的共同第一作者。文章的组织和撰写得到了田禾院士的悉心指导。

详见：Danni Yu, Yue Hu, Jiangjian Shi, Haoying Tang, Wenhao Zhang, Qingbo Meng, Hongwei Han, Zhijun Ning, He Tian. Stability improvement under high efficiency—next stage development of perovskite solar cells. Sci. China Chem., 2019, 62, https://doi.org/10.1007/s11426-019-9448-3

长按识别二维码免费读全文

作者简介

宁志军

上海科技大学物质科学与技术学院助理教授、课题组长，中组部“青年千人计划”入选者。2009年毕业于华东理工大学化学与分子工程学院，获得博士学位，2009-2011年在瑞典皇家工学院进行博士后研究，2011-2014年在多伦多大学电子工程系从事博士后研究，2016年主持国家重点研发计划青年科学家项目。主要从事光电材料的合成与制备及其在太阳能电池、光探测器、发光二极管和光催化等领域的应用。在Nature, Nat. Mater., Joule, J. Am. Chem. Soc., Adv. Mater., Energy Environ. Sci. 等学术刊物上发表论文70余篇，2018年入选科睿唯安“高被引科学家”名单。

韩宏伟

华中科技大学武汉光电国家实验室教授，博士生导师。2006-2008年于澳大利亚蒙纳什大学从事博士后研究，2008-2009年任华中科技大学武汉光电国家实验室副教授，2016年入选“长江学者”特聘教授、2017年入选第三批国家“万人计划”科技创新领军人才。长期从事印刷介观太阳能电池与光电器件基础与应用研究，取得了多项创新成果。在Science、Nature Chem.、Nature Commun.、Energy Environ Sci.、Adv. Mater.、J. Am. Chem. Soc. 等期刊上发表学术论文100余篇，单篇最高他引1700余次。2018年组装了110平米印刷介观钙钛矿太阳能电池实验性系统。先后主持国家自然科学基金委重大研究计划集成项目、重点项目，国家高技术研究发展计划（863项目）等科研项目。

孟庆波

中国科学院物理所研究员、博士生导师。1999-2002年分别任日本科技厅特别研究员、东京大学和日本神奈川科学技术研究院专任研究员。2001年入选中科院“百人计划”，2007年获基金委“杰出青年基金”资助，2014年入选基金委创新群体学术带头人。主要研究方向为新型光电材料和器件，包括高性能材料和器件的制备以及关键科学问题研究。近年来，在J. Am. Chem. Soc.、Adv. Mater.、Energy Environ. Sci.、Joule、Adv. Energy Mater. 等国际重要学术杂志上发表论文120余篇，被引8000余次，H-index 54。申请130余项国家发明专利，其中56项获得授权（包括1项日本发明专利）。

胡玥

华中科技大学武汉光电国家研究中心副教授。2012年本科毕业于华东理工大学应用化学专业，2016年获得爱丁堡大学化学专业博士学位，获爱丁堡大学优秀毕业生奖弗雷泽·司徒塔特奖（为获得该奖项的第一个亚洲人）。主要研究方向为光电材料的合成与制备及其在太阳能电池中的应用。近5年来，在Science、Adv. Mater.、Adv. Energy Mater.、Energy Environ. Sci. 等国际知名期刊发表高水平SCI检索论文50余篇，专著1章。

石将建

中国科学院物理研究所副研究员。2012年取得东南大学光信息科学与技术专业学士学位，2017年毕业于中国科学院物理研究所，获凝聚态物理博士学位。同年，入选中国科学院物理研究所“百人计划”II类，聘为副研究员。目前主要研究方向为半导体光电材料和器件物理。主持和参与可调控的太阳能电池瞬态光电和飞秒瞬态吸收等光电测量系统的研制。近年来，在Energy Environ. Sci.、Joule、Adv. Energy Mater.、Adv. Funct. Mater. 等国际重要学术杂志上发表论文50余篇，H-index 26。申请8项中国发明专利，其中5项已获得授权。