大面积稳态太阳能模拟器

升级高效稳定的钙钛矿薄膜是钙钛矿太阳能电池工业化中的一项具有挑战性的任务，部分原因是缺乏高性能空穴传输材料（HTM），它可以同时促进空穴传输和调节钙钛矿薄膜的质量，特别是在倒置太阳能电池中。南京邮电大学陈润锋、Ye Tao和华北电力大学李美成等人设计了一种基于N-C = O共振结构的新型HTM，以促进钙钛矿薄膜的结晶和底表面缺陷的调节。受益于供体-共振-供体 (D-r-D) 结构中的共振互变（N-C = O 和 N+ = C-O&minus ）以及与钙钛矿中不配位Pb2+的相互作用，所得具有两个供体单元的D-r-D HTM不仅表现出优异的空穴提取和传输能力，以及钙钛矿的高效结晶调节，用于大面积的高质量光伏薄膜。基于D-r-D HTM的大面积 (1.02 cm2) 器件表现出高达21.0%的高效率 (PCE)。此外，大面积器件具有优异的光热稳定性，在高温（~65°C）下连续AM1.5G光照超过1320小时且无需封装的情况下，PCE仅降低2.6%。本研究采用Enlitech QE-R产品进行量测。

在太阳能技术不断发展的领域中，钙钛矿太阳能电池（PSCs）因其出色的光电特性而成为一个有前途的竞争者。然而，挑战在于开发可商业化的可扩展制造技术。在一项重大突破中，中南大学物理与电子学院副院长阳军亮教授所率领的研究团队引入了一种新型添加剂——甲胺盐酸盐（MACl），以调节两步序列刮刀法钙钛矿薄膜的晶化和定向。这种创新的方法极大地改善了钙钛矿薄膜的质量，使其具有令人瞩目的23.14%的转换效率（PCE）。钙钛矿太阳能电池的潜力：钙钛矿太阳能电池因其高吸收系数、长载流子扩散长度和低陷阱密度而成为密集研究的对象。这些特性使得PSCs的认证PCE达到25.7%。然而，大多数高效率的PSCs是通过实验室规模的旋涂沉积制备的。虽然这种方法在受控实验室环境中被证明是有效的，但对于工业应用而言，它不具备可扩展性。因此，发展可扩展的大面积制造技术对于PSCs的商业化至关重要。可扩展性的挑战：PSCs可扩展的两步序列沉积制造的电池的转换效率远远落后于最先进的旋涂法制备的电池。两步序列沉积工艺涉及有机盐与铅卤化物反应，绕过了钙钛矿薄膜在一步过程中不可控的成核过程。然而，中南大学物理与电子学院副院长阳军亮教授所率领的研究团队的研究重点就是解决这种性能差异。甲胺盐酸盐（MACl）的作用：该研究团队引入MACl以调节两步序列刮刀法钙钛矿薄膜的晶化和定向。MACl在改善钙钛矿薄膜质量方面起着关键作用。它增加了晶粒尺寸和结晶度，从而降低了陷阱密度并抑制了非辐射复合。非辐射复合是太阳能电池中的一个重要损耗机制，吸收光能转化为热能而不是电能。通过抑制非辐射复合，MACl显著提高了太阳能电池的效率。此外，MACl促进了钙钛矿薄膜(100)面向上的优先定向。这种定向更有利于载流子的传输和收集，从而显著提高了填充因子。填充因子是太阳能电池的一个关键参数，代表电池的最大可获得功率，并指示电池的质量。填充因子越高，太阳能电池的效率越高。令人印象深刻的结果：引入MACl导致基于ITO/SnO2/FA1-xMAxPb(I1-yBry)3/Spiro-OMeTAD/Ag结构的PSCs取得了23.14%的最佳转换效率和优异的长期稳定性。该结构是PSCs的常见架构，其中ITO/SnO2是电子传输层，FA1-xMAxPb(I1-yBry)3是钙钛矿吸收层，Spiro-OMeTAD是空穴传输层，Ag是电极。该研究团队还分别实现了1.03 cm2的PSC和10.93 cm2的小型模块的卓越PCE，分别达到21.20%和17.54%。这些结果代表了大规模两步序列沉积高性能PSCs在实际应用中的重大进展。研究的影响：中南大学物理与电子学院副院长阳军亮教授所率领的研究团队的研究在钙钛矿太阳能电池的可扩展制造技术发展中迈出了重要一步。引入MACl来调节钙钛矿薄膜的晶化和定向被证明是一个改变游戏规则的举措，极大地改善了钙钛矿薄膜的质量，并显著提高了转换效率。此外，该研究团队采用了Enlitech光焱科技的SS-X太阳光模拟器来测试太阳能电池的性能。SS-X模拟器采用氙气短弧灯作为宽带光源，具备A+级别的光谱模拟能力，并提供多种光斑面积选择，范围从50mm到220mm。该模拟器具有独家专利的自动变光强功能，精度高达1%。它还具备可变光谱功能，适用于测试叠层太阳能电池。使用先进的等离子沉积技术制造的AM1.5G滤光片确保光谱精度高，并具有长使用寿命。SS-X模拟器的优越光谱等级使其比其他模拟器更适合表征各种新型太阳能电池，例如低带隙有机太阳能电池和钙钛矿/Si串联太阳能电池。SS-X模拟器能够提供稳定且连续的照射强度，避免由于被测试太阳能电池的响应时间较慢而引起的表征误差。两步刮刀法制备的钙钛矿薄膜的表征。 a. 湿态原始钙钛矿薄膜的XRD图谱。b. 热退火后的钙钛矿薄膜的XRD图谱。c. 稳态光致发光（PL）发射光谱。d. 时间分辨PL衰减曲线。使用不同MACl比例制备的两步刮刀法钙钛矿薄膜的PSCs的光伏性能和光电特性。a. 典型PSCs的J-V曲线和相应参数。b. PSCs的Voc光强依赖关系。c. PSCs的莫特-肖特基图谱。d. 填充因子限制包括非辐射损耗（蓝色区域）和传输损耗（粉色区域）。e. 钙钛矿薄膜的空间电荷限流（SCLC）测量。f. EIS的Nyquist图谱。Performance of OAI-modified PSCs and mini-module. a. J-V曲线。b. 在最大功率点（MPP）测量的稳定功率输出。c. 在约30%相对湿度的环境条件下，未封装的OAI改性器件的长期稳定性测量。d. 1.03 cm2 PSCs和10.93 cm2 mini-module的J-V曲线。插图为1.03 cm2 PSCs和10.93 cm2 mini-module的图片。

随着可再生能源的快速发展,太阳能光伏产业正在蓬勃成长。为了测试太阳能电池的发电效率,需要使用太阳光模拟器进行室内模拟。LED光源由于具备节能、寿命长等优点,已成为太阳光模拟器的主流灯源之一。但在应用时,LED灯源也存在一些缺点和限制。本文将讨论LED太阳光模拟器在测试钙钛矿太阳能电池时的优劣分析。什么是LED?LED (Light Emitting Diode) 是一种二极管照明装置,它能把电能转换成光能。是由一个半导体材料制成的,当电流流过时可发出光。所发之光的颜色可以是红、黄、绿、蓝或白色,是根据不同的半导体材料而定。优点包括高效率、长寿命、节能省电、可调光、快速发亮,绿色环保。因此,LED已经广泛应用于各种照明、显示器和通信系统等领域。LED (Light Emitting Diode) 光源本身拥有许多优点,其中相当著名的特点如下:高效率:转换能效高,目前研发上可以转换85% 的电能为光能。寿命长:寿命非常长,在结温保持在25度的条件下,通常可以达到10,000 小时以上。节能省电:比传统灯具更省电,能减少80% 的能源消耗。可调光:LED 光源可以调节亮度,可以根据环境需求适当调整。快速发亮:点亮速度非常快,在开关时不需要等待时间。环保:LED 产品不含有毒物质,不会对环境造成危害。将LED作为太阳光模拟器灯源又有什么优点?根据LED灯源的特性,太阳光模拟器制造商通常会强调使用LED灯作为太阳光模拟器灯源有下列7点优势:色温可调:可以根据不同的需求,调整色温,用以模拟不同的日照情况。可控性高:可以根据不同的模拟需求,进行亮度和色温的调整。省电:耗电比传统的灯具灯源更低。环保:LED灯源不含有毒物质,对环境无害。寿命较长:LED光源的宣称寿命非常长,可以标榜可达10,000 小时以上,但前提是结温(Junction Temperature)恒定在25°C的条件下应用广泛:可用于各种植物照明、人工智能研究、光学研究、生物研究、摄影棚照明等领域可以模拟多种天气状态,如晴天,阴天等。但LED灯真的这么好吗?长效寿命的定义与迷思LED寿命是指在特定温度条件与特定电流条件下,维持发光亮度至少70%时间的时间。其计算方式是以发光二极管的发光亮度衰减到剩原始亮度的70%,所需经历的时间为作为衡量标准,然而测试实验通常用多个灯泡为一组的实验中进行,当同组平均一半以上数量的LED灯光亮度衰减到70%的时候,其平均时间就是该LED灯泡群体的平均寿命,但寿命长度实验通常是在特定安排的理想使用环境条件下所量测评估的,例如必须控制温度、电流、环境等。常见的控制条件有在结温(Junction Temperature) 25°C下,2 mA特定电流条件下,进行发光强度与时间的寿命监控等等。换言之,一旦使用的环境条件不符该LED灯在实验室量测标准条件,将会大幅影响寿命。用LED作为光伏用太阳模拟器灯源不好吗?实际缺点与潜在问题理论上,更高的驱动电流会增加光输出。但伴随而来的是会增加耗损功率且在最终造成光输出和效率的损失。此外,较高的温度也会导致LED 的正向电压降低,从而使恒流源的耗损功率更高。因此同样地,LED 的主波长、光输出和正向电压相互影响,如下方所列。 (参考资料: NEWARK )光输出与电参数和热参数之间的关系电、热、光,三种要素均会影响LED 的输出特性。图2.解释了光输出与电参数和热参数之间的关联。容易热衰竭的LED灯--光输出随温度升高而降低据文献指出,AlInGaP 四元LED 对热相当敏感,我们可以从实验中了解,白光 LED 的光通量要保持80%,其结温就必须保持在 100°C 以下。而在琥珀色的LED,输出光通量也明显随着结温的升高而急剧下降。上图为结温与光通量的关系。容易随着温度变脸的LED灯----主波长(颜色变化)随温度变化TJ 增加波长或颜色会偏移,LED的主波长取决于结温,我们可以在下列附表中看到依颜色划分的1瓦高亮度的典型值,表中可很明显发现,琥珀色是相当敏感的,因为它会移动 0.09nm/°C。所以我们假设室内照明的环境情境,室温范围为10 至 40 摄氏度,那么在 30 摄氏度的温度范围内,琥珀色的主波长偏移为2.7 纳米 (40 - 10 * 0.09)。场面越热,LED越Down----正向电压随温度降低使用LED的研究人员不能不知道,当温度升高时,VF 降低 2mV/°C,虽然 LED 串联连接时,因为它驱动恒流,所以VF 变化应该不是一个严重的问题。但是如果LED是并联,VF就会随着温度升高而下降,导致电流增加。随着电流增加,TJ 就随之继续增加,导致 VF 更进一步下降,不断交互影响,直至达到平衡。反之,随着低温 VF 增加,就导致电流下降,这可能使得在恒压操作LED灯的环境下难以获得所需的固定光度。热到不想动的LED----寿命随温度降低LED 的可靠性是结温的直接函数,较高的结温往往会缩短LED 的使用寿命。而IES LM-80-08 是一项标准,规范了LED 制造商和照明制造商如何测试LED 组件,用以确定其随时间推移变化的发光性能。而LED 的 L70 寿命就是定义了LED 输出流明在25°C条件下,从100% 降低到70% 所经历的时间(如下图)。LM-80-08 报告用于预测各种温度和驱动电流操作环境下的LED 流明维持率。下图解释了L70寿命与结温之间的关系。据观察,LED 寿命随着结温的升高而降低,在85°C下,LED 寿命均小于1200小时。(参考资料: MDPI)The attained total radiant flux maintenance results of the mid-power blue LEDs, sorted by case temperature and forward current.LM-80-08 报告:中功率蓝色 LED在各外壳温度与正向电流下的LED 流明维持率。(参考资料: MDPI)

美国海洋光学（www.oceanopticschina.cn）近日推出一款 RaySphere 光学测量系统，用以测量太阳光模拟器和其他辐射源的绝对辐照度。RaySphere系统可测量从紫外线到近红外光谱（380-1700nm）的不同光谱范围的绝对辐照度（mW/cm2/nm）。下载高清晰图像:http://halmapr.com/oo/RaySphereRelease.jpg （图片说明：海洋光学 RaySphere 系统评估并判定太阳能闪光灯和太阳光模拟器的光谱分布是否合格）作为一种用于验证已安装的太阳能闪光灯输出的工具，RaySphere 特别适用于太阳光模拟器制造商以及研发实验室。太阳光模拟器的闪光可用于目的为根据光谱反应组合细胞像素的光电制造流程、以及目的为测量最终光电效能的光电制造流程。RaySphere 的系统具有必要的精确度和分辨率，以测量和分析闪光器的性能和稳定性，并通过高级的低频抖动方式触发电子设备为闪光测量计时。RaySphere 的刻度经过公认的认证实验室的确认，以确保精确的探测，并使太阳能闪光灯和太阳光模拟器的评估和资格认证符合由 ASTM 和 IEC（IEC60904-9 2007）等标准制定机构制定的标准。两台热电冷却探测器使太阳能闪光灯的光谱分析（380-1700nm）可复验性高且准确。第二种型号的 RayShere 含有一个冷却探测器，以测量最多 1100nm 的光谱。该系统同时包含高级、高速的电子设备，以及直观、强大的软件界面。极少的测量次数可实现在闪光期间，甚至于闪光间隔期间的完整光谱检测。此外，测量还可以由一个快速反应的发光二极管促发。该二极管可在百万分之一秒内通过增加闪光强度而做出反应。关于海洋光学(Ocean Optics)和豪迈(HALMA):总部位于美国佛罗里达州达尼丁市的海洋光学(www.OceanOpticsChina.cn)是世界领先的光传感和光谱技术解决方案提供商，为您提供测量和研究光与物质相互作用的先进技术。海洋光学在亚洲与欧洲设有分部，自1992年以来，在全球范围内共售出了超过150,000套光谱仪。海洋光学拥有庞大的产品线，包括光谱仪、化学传感器、计量仪器、光纤、薄膜和光学元件等等。洋光学的产品在医学和生物研究、环境监测、科学教育、娱乐照明及显示等领域应用广泛，公司隶属英国豪迈集团。创立于1894年的豪迈(HALMA www.halma.cn)是国际安全、健康及传感器技术方面的领军企业，伦敦证券交易所的上市公司，在全球拥有3700多名员工，约40家子公司。豪迈目前在上海、北京、广州、成都和沈阳设有代表处，并且已在中国开设多个工厂和生产基地。

日本SAN-EI公司推出高准直太阳光模拟器(高平行太阳光模拟器)，准直度半角小于0.3度，实现了高准直性测试的各种要求。目前已被国内权威机构采购并使用。AM1.5G /AM0 太阳光光谱；准直接半角0.3度（可定制其他角度）；不稳定性2% 均匀性可定制；照射距离可定制；照射角度和方向可定制；创新点：高准直稳态太阳光模拟器，准直度半角小于0.3度，实现了高准直性测试的各种要求。目前已被国内权威机构采购并使用。高准直太阳光模拟器

对于希望在重要科学期刊上发表的钙钛矿太阳能电池研究者来说，某些仪器对于生成高质量、可发表的数据至关重要。以下是列出这些关键仪器的表格：1. 钙钛矿太阳能电池研究的太阳光模拟器1.1 什么是太阳光模拟器？定义：太阳能模拟器是一种人工光源，模拟自然阳光的光谱功率分布、强度和其他特性。它主要用于需要受控且一致的阳光条件的研究和测试环境。类型：有各种类型的太阳能模拟器，如稳态和脉冲型，主要差异在于它们提供光的方式（持续或短暂爆发）。1.2 钙钛矿太阳能电池研究中的重要性测试和特性分析：太阳光模拟器在评估钙钛矿太阳能电池性能中至关重要。他们提供了一个受控环境来测量效率、稳定性和对不同光强的反应等参数。测试的标准化：使用太阳光模拟器确保了太阳能电池在标准化条件下进行测试，使不同研究和实验室之间的结果比较更容易。1.3 钙钛矿电池太阳光模拟器的关键特性光谱匹配：模拟器的光应尽可能接近太阳光谱，因为电池的性能可能会随着不同波长的变化而变化。辐照度水平：精确控制光强是必要的，因为它会影响电池的功率转换效率和其他指标。均匀性：光的均匀分布对于确保一致和可靠的测试结果至关重要。1.4 挑战复制真实的阳光：可复制阳光的所有方面，包括其可变性，是一项挑战。长期稳定性测试：模拟阳光长期暴露的效果需要模拟器的长时间和一致的运行。1.5 在钙钛矿太阳能电池开发中的应用材料优化：研究人员使用太阳能模拟器测试不同钙钛矿组成对阳光的反应。设备工程：这对于测试钙钛矿太阳能电池的整体设计和架构至关重要。寿命和退化研究：理解这些电池在模拟阳光条件下随时间的退化情况。1.6 未来方向增强的模拟技术：正在进行的进步集中在更好的光谱匹配和包括温度和湿度等环境因素。高通量筛选：在自动化测试设置中使用，以快速评估多种钙钛矿配方。总的来说，太阳能模拟器在钙钛矿太阳能电池研究领域是重要的工具，使科学家能够在模拟真实世界阳光暴露的受控条件下，精确评估和优化这些有前途的材料。2. 钙钛矿太阳能电池研究的I-V曲线跟踪仪在钙钛矿太阳能电池研究中应用I-V曲线跟踪仪是评估和理解这些光伏设备性能特性的基本方面。以下是概述：2.1. 何为I-V曲线跟踪仪？定义：I-V (电流-电压) 曲线跟踪仪是一个用来测量光伏电池电气特性的电子仪器。它绘制出在不同条件下电池上的电流 (I) 与电压 (V) 的关系。功能：它提供了一个图形表示，显示太阳能电池的电流输出如何随电压变化。2.2. 在钙钛矿太阳能电池研究中的重要性性能分析：I-V曲线跟踪仪在钙钛矿太阳能电池研究中的主要用途是分析电池的性能。这包括确定参数，如开路电压(Voc)、短路电流(Isc)、最大功率点和填充因子。效率计算：这些测量对于计算太阳能电池的总体效率至关重要。2.3. 与钙钛矿电池相关的关键特性灵敏度和准确性：由于钙钛矿材料的性质，需要高灵敏度和准确性。动态测试能力：鉴于钙钛矿太阳能电池可能的不稳定性和滞后效应，进行动态I-V测量的能力是需要的。2.4. 挑战和注意事项滞后现象：钙钛矿太阳能电池经常在其I-V曲线中表现出滞后，这可能使得测量和解释其性能变得复杂。环境因素：温度、湿度、光强对钙钛矿太阳能电池I-V特性的影响是一个活跃的研究领域。2.5. 在钙钛矿太阳能电池开发中的应用材料和工艺优化：研究人员使用I-V曲线跟踪仪来测试不同的制造方法、材料和电池结构如何影响电性能。退化研究：通过监测I-V特性随时间的变化，可以研究长期稳定性和在运行条件下的退化。2.6. 进步和未来方向自动化和高通量测试：I-V曲线跟踪技术的进步正在朝向自动化系统发展，允许对多个电池进行高通量测试，加快研发过程。与其他测量技术的整合：将I-V曲线跟踪与其他分析技术，如光致发光或阻抗谱，结合起来，以更全面地理解钙钛矿太阳能电池。在变化环境条件下的实时监控：增强I-V曲线跟踪仪以在变化的光强、温度和湿度等环境条件下监控实时性能，这对于理解钙钛矿太阳能电池在实际条件下的实用性能至关重要。总之，I-V曲线跟踪仪是钙钛矿太阳能电池研究中需要的工具。它为这些电池的电性能和效率提供了关键的见解，帮助研究人员优化材料和工艺，并理解钙钛矿太阳能电池在不同条件下的行为和稳定性。随着钙钛矿太阳能电池背后的技术的发展，I-V曲线跟踪仪在这个激动人心的研究领域中的能力和应用也将随之发展。3. 钙钛矿太阳能电池研究的量子效率测量系统当量子效率（QE）测量系统应用于钙钛矿太阳能电池研究时，是理解和优化这些新型光伏设备的光响应和总体效率的必要工具。以下是其角色和重要性的概述：3.1. 什么是量子效率测量系统？定义：量子效率测量系统是一种用来评估太阳能电池量子效率的仪器。量子效率指的是太阳能电池将光子转化为电子的能力，这对于确定其功率转换效率至关重要。类型：主要有两种 - 内部量子效率 (IQE) 和外部量子效率 (EQE) 测量系统。IQE考虑到电池吸收的光，而EQE测量转化为电子的入射光子的比例。3.2. 在钙钛矿太阳能电池研究中的重要性光响应分析：QE测量提供了关于钙钛矿太阳能电池在不同波长下如何有效地将光转化为电的见解。这对于理解电池在太阳光谱中的性能至关重要。材料和设计优化：通过分析QE数据，研究人员可以优化钙钛矿太阳能电池的材料成分、结构和设计，以提高其效率。3.3. 关键特性和考虑因素光谱范围：广泛的光谱范围对于评估电池在整个太阳光谱中的性能至关重要。准确性和灵敏度：由于钙钛矿电池可能由于其特殊的材料性质而表现出复杂的行为，因此高准确性和灵敏度至关重要。3.4. 钙钛矿电池的QE测量挑战不稳定性和滞后：钙钛矿材料可能表现出不稳定性和滞后效应，这可能影响QE测量的准确性和重复性。环境敏感性：钙钛矿太阳能电池对环境因素如湿度和温度敏感，这可能会影响QE测量。3.5. 在钙钛矿太阳能电池开发中的应用效率基准测试：QE测量是用于将钙钛矿太阳能电池的效率与其他光伏技术进行基准测试的标准方法。损失分析：它有助于识别和量化太阳能电池内部的损失机制，比如非辐射复合损失。层优化：研究人员使用QE数据来优化太阳能电池结构中的各个层，如吸收层、传输层和接触层，以实现更好的光吸收和电子传输。3.6. 进步和未来趋势整合新的测量技术：QE测量系统的进步包括整合其他技术，如时间分辨光致发光，以深入了解载流子的动态。高通量和原位测量：开发更快、更自动化的QE系统，用于高通量筛选材料，以及在制备过程中进行原位实时分析。环境条件模拟：增强QE测量系统的能力，以模拟各种环境条件，使得钙钛矿太阳能电池在实际运行环境中的性能评估更为真实。总之，量子效率测量系统是钙钛矿太阳能电池研究的基础工具。它提供了关于这些电池将光转化为电能的效率的关键见解，指导材料选择、电池设计和工艺优化。随着钙钛矿太阳能电池领域的不断发展，QE测量的作用在推动太阳能电池效率和性能的边界方面仍然至关重要。待续：钙钛矿太阳能电池前8需要仪器：科学期刊发表文章全面指南(中)

【研究背景】钙钛矿太阳能电池（PSCs）由于其在单结构、小尺寸设备上实现了超过26%的功率转换效率（PCE）而成为研究热点。然而，二维钙钛矿表面钝化层引入的问题在于，活性阳离子在热应力下易于迁移，导致钙钛矿结构的八面体连接破坏和膜的快速降解，限制了器件的长期稳定性和效率。为应对此挑战，美国西北大学Kanatzidis、Sargent和Marks团队开发了非二维钙钛矿配体策略，通过限制间隔物进入钙钛矿晶格来抑制表面离子迁移。这些策略成功地减少了高温环境下的性能损失，并且在大面积钙钛矿膜上展现出了更高的钝化效果。为了进一步提升阳离子扩散抑制效果，并最大化八面体网络的稳定性，研究人员引入了边缘-/面共享的设计元素，创新性地实现了类钙钛矿材料的设计。这些进展不仅拓展了钙钛矿体在高性能PSCs中的应用前景，还为深入理解和优化其组成、加工和电子特性提供了重要的设计指南。以上成果在“Nature”期刊上发表了题为“Two-dimensional Perovskitoids Enhance Stability in Perovskite Solar Cells”的最新论文。【科学亮点】（1）首次在钙钛矿领域引入了类钙钛矿结构，这是一种具有较为健壮的有机-无机混合结构，通过边缘/面共享设计元素来抑制阳离子迁移。（2）实验结果显示，类钙钛矿/钙钛矿异质结构相比传统的二维/三维钙钛矿，能够显著抑制阳离子的迁移。通过增加钙钛矿体的维度，特别是引入边缘-/面共享设计，提高了八面体连接性和垂直于平面的取向，有效改善了与三维钙钛矿表面的电荷传输效率。（3）进一步分析表明，采用A6BfP等类钙钛矿作为钙钛矿表面的钝化剂，能够有效修饰钙钛矿表面，形成均匀的大面积钙钛矿膜，并且在厘米级PSCs上实现了高达24.6%的准稳态转换效率。此外，钙钛矿体/钙钛矿异质结构在85°C下稳定运行1250小时，表明其在实际应用中具有良好的稳定性和持久性。【图文解读】图1：类钙钛矿材料的设计与合成。图2：类钙钛矿材料/钙钛矿异质结构的构建。图3：2D类钙钛矿/3D钙钛矿异质结的光电特性。图4：钙钛矿太阳电池的光伏性能和稳定性。【结论展望】本文通过设计和合成具有边缘/面共享结构的类钙钛矿，有效地解决了传统二维钙钛矿表面钝化层在高温条件下易发生的阳离子迁移问题。传统的二维钙钛矿表面钝化层存在着阳离子在二维和三维钙钛矿层之间迁移的风险，这不仅降低了太阳能电池（PSCs）的效率，也影响了其长期稳定性。而通过引入类钙钛矿，特别是具有多维度结构的A6BfP 类钙钛矿，有效增强了其与三维钙钛矿表面的接触效率，通过增强的八面体连接性和垂直取向，改善了电荷传输效率，同时抑制了阳离子的迁移现象。这一创新设计不仅提高了PSCs的性能，还证实了其在高温环境下的长期稳定性，为解决太阳能电池材料在复杂工作条件下的实际应用问题提供了新的理论和实验基础。此外，本研究展示了通过精确设计分子结构，尤其是通过增加分子内部的体积分离距离，为类钙钛矿提供更有效的钝化功能，为未来高效率、长寿命PSCs的开发提供了有力的指导。文献信息：Liu, C., Yang, Y., Chen, H. et al. Two-dimensional Perovskitoids Enhance Stability in Perovskite Solar Cells. Nature (2024). https://doi.org/10.1038/s41586-024-07764-8

多通道太阳能电池稳定性测试系统整合了AAA级稳态LED太阳光模拟器和56通道的独立测试单元，配合光强稳定反馈控制系统和光谱调节功能，同时密闭的腔室可对样品的温度、湿度等进行控制，达到ISOS测试要求，从而对太阳能电池的长时间稳定性进行准确的测量与分析。 主要特点： * 集成了A++AA+级/AAA级稳态LED太阳光模拟器； * 寿命超过10000小时的LED灯； * A++级/A级光谱，并可根据应用调节； * 光强稳定性反馈控制系统； * 多达56通道的多路数据采集系统； * 高精度JV和稳定性测量； * 最大功率点追踪，Voc和Jsc每个通道独立选择； * 扫描电压±10V； * 最大电路50mA/通道； * 温度控制范围RT~150℃； * 测试环境控制（氧气、湿度度）；创新点：1）多达56通道测试；2）整合3A级LED太阳光模拟器3）温度、湿度和光照强度控制4）长时间太阳能电池稳定性测试5）LED灯泡长寿命，A级或A+级光谱6）自动化程序控制多通道太阳能电池稳定性测量系统

最近，在中国科学院院士徐至展领导下，中山大学光电材料与技术国家重点实验室与中国科学院上海光机所强场激光物理国家重点实验室展开合作研究，在飞秒激光烧蚀制备大面积均匀纳米结构方面取得重要进展，相关成果发表在《光学快报》(Optics Express) (2008, 16, 19354-19365))。纳米科技领域国际著名期刊Small (2008, 4, No. 12, 2099)在News from the micro-nano world栏目以“大面积均匀纳米结构”(Large-area Uniform Nanostructures)为题专门报道了这项研究成果，并将它与美国科学家近期实现的“大面积组装单壁碳纳米管三维结构”并列为微纳结构合成制备新方法 另外，自然中国网站于2008年12月10日在Research Highlights栏目中也专栏推荐并重点介绍了该成果。　　飞秒激光烧蚀具有低的破坏阈值及小的热扩散区的特点，可实现对材料的“非热”微加工，从而大大减小传统长脉冲激光加工中热效应带来的负面影响，显著提高加工精度，在光电器件微加工领域具有广阔的应用前景。但是由于传统激光直写方法的效率较低，目前飞秒激光烧蚀制备微纳结构在实际应用中尚不具备高的经济性。因此，探索如何直接用飞秒激光烧蚀高效地制备大面积均匀纳米结构是当前飞秒激光微加工领域的一个研究热点。　　博士生黄敏及其导师徐至展等采用飞秒激光辐照自诱导亚波长纳米结构的途径，通过调控飞秒激光脉冲的波长、能量、偏振等条件并采用新颖的快速非相干调制技术，成功地在氧化锌、硒化锌等宽带隙材料及石墨表面实现了纳米光栅、纳米颗粒及纳米方块结构的大面积制备。这种利用飞秒激光烧蚀直接制备纳米结构的方法具有均匀性好，效率高，热效应小，通用性高，环保等优点，并克服了以往飞秒激光烧蚀制备纳米结构过程中的二度污染问题。更为重要的是，经过这种方法处理后，材料表面的光电特性发生了显著的改变，并可随纳米结构的改变而呈现不同的光谱特征。这种方法在新型光电器件等方面具有重要的潜在应用价值，有望提高LED照明器件的发光效率和增加太阳能电池的吸收效率。(来源：中科院上海分院)　　(《光学快报》(Optics Express )，Vol. 16, Issue 23, pp. 19354-19365，Min Huang，Zhizhan Xu)

近日，全球极具创新力的光伏企业晶科能源（“晶科能源”或者“公司”）大面积N型单晶硅单结电池效率达到24.9%，创造了新的世界纪录。该测试结果已获得德国哈梅林太阳能研究所(ISFH)下属的检测实验室独立认证。图源 晶科能源晶科能源在研发方面投入了巨大的资源，公司硅片、电池和光伏组件等领域的专家专注技术创新突破，致力于为全球客户提供高效和具有竞争力的行业产品，引领行业技术发展。据了解，此次破纪录的太阳能电池采用了高品质、低缺陷直拉N型单晶硅片，通过高激活掺杂、高品质钝化及钝化接触高隧穿传导等多项创新技术及先进材料应用，电池效率得到了进一步突破。作为全球领先的光伏企业，晶科能源研发团队创造一个又一个世界记录，推动中国光伏企业走在全球光伏发展的技术前沿。晶科能源组件CTO金浩表示：“在未来，晶科能源将继续承担行业变革推动者的角色，以不断迭代的技术研发水平来推动光伏产品力的快速提升和光伏行业高质量发展，让实验室的光伏技术快速实现产线量产，更好地承担起碳中和重任。”

‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍Laoss是一款用于设计、构建、仿真、优化钙钛矿/有机太阳能电池组件和OLED面板，对其热学、光学和电学性能进行仿真的软件。对于提高面板和组件效率、优化其性能、缩短研发周期、节省材料成本等有着具大的帮助。目前，针对中国科研单位用户，Fluxim 团队决定给予最大幅度的优惠，详情请与我公司联系。主要特点• 简单易用，快速有限元分析模拟仿真• 直观图像化用户界面以及Workflow• 普通计算机即可快速运行仿真计算• 具备可视化大范围输出数据及结果的功能分析方法• 基于电&热仿真的有限元分析法• 焦耳（电阻）加热的电热耦合• 强大的3D-Ray追踪光学模拟仿真计算，模拟&优化• 分析大面积组件/面板电极电损耗 for PV and OLED• 评估电极中的电流 for PV and OLED• 计算大型器件的 I-V 曲线 for PV and OLED• 优化太阳能电池组件效率 for PV• 计算组件/面板上的温度分布 for PV and OLED• 量化像素串扰效应 for OLED• 优化电极的几何形状 for LED and PV• 模拟缺陷和电分流对组件/面板的影响 for PV and OLED‍‍三大主功能‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍1.电学模块• 仿真大面积OLED面板和太阳能电池组件的特性(填充因子vs电导率，2D电位分布，电流密度，欧姆损耗，总输出功率等)• 优化OLED面板和光伏组件中的电极设计以减少电功率损失• 研究非理想效应（例如电分流）• 自动化优化电极的几何形状‍‍‍‍‍‍‍‍• 了解RGB OLED像素数组中的电串扰‍‍‍‍‍‍‍‍优化电极设计：电势图电极优化：电势图非理想效应（电分流）研究自动优化电极几何形状：输出功率vs钙钛矿太阳能电池的电极宽度OLED 像素数组中的电势图：层与层之间的漏电流造成OLEDs未正常工作‍‍2.热学模块• 模拟OLED面板或太阳能电池组件中的热学和电流（电热耦合）之间的双向相互作用• 在标准作业程序下计算OLED面板和太阳能电池组件中的温度分布• 分析由于电热耦合导致的OLED面板和太阳能电池组件中的非理想I-V特性曲线• 电热耦合可模拟热产生和电学性能两者之间相互作用‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍（1）具有六角形栅极的组件中的电位分布（2）对应(1)的温度分布（1）双向电热耦合相互作用引起的温度分布（2）模拟I-V特性曲线3.光学模块• 仿真研究具有复杂3D光学组件或表面纹理化的OLED面板和太阳能电池的组件• 通过构建独立的3D光学组件来仿真其对OLED面板和太阳能电池组件的贡献• 仿真OLED面板中的光学串扰• 可与SETFOS结合方便地分析光耦合几何特性‍‍仿真菲涅耳透镜或其他3D光学组件与太阳能电池或OLED耦合以提高效率光学串扰仿真曲面显示仿真更新后的4.1版本增加了以下功能1.交流模拟2.Laoss-Setfos整合集成一体化全面仿真3.金属栅线预定义：栅线数量、角度和base offset等4.预先定义像素形貌：XY方向像素数量5.几何设计导入和预定义几何设计6.可跳过在Laoss光学模块中切割三角形步骤7.固定偏振角 Phi 对于非偏振BSDFs8.关闭Laoss前检查改变参数，运行一个仿真或者加载一个不同的仿真9.Laoss光学：设定每个主要方向的独立边界形式10.Laoss光学模块：光谱图11.在XY结果图表中显示界面几何结构12.项目和模拟结果保存‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍

5128型高频头和躯干模拟器问世全新“小绿人” Bruel & Kjaer的全新高频头和躯干模拟器已问世。 它解决了可听声范围内逼真、精确和可重复的声学测量需求。 为了满足越来越高的手机音频品质需求，以及耳机在通信及娱乐中的日益普及，我们的电信/音频团队开发了5128型高频头和躯干模拟器（HATS）。 高频HATS解决了可听声范围内逼真、精确和可重复的声学测量需求。人工头还提供大面积的硅胶围绕耳廓，以实现头戴式耳机的完美密封。高频HATS将音频性能测量的频率范围扩展到比目前市场上的头和躯干模拟器更高的频率范围。此外，人工头的结构更易接近内部组件。 高频HATS具有真实人耳结构的耳道，可在整个频率范围内实现正确的声阻抗并通过传感器电子数据表（TEDS）提供耳模拟器相关的校准信息。通过精确地复现人耳的音频响应，高频HATS可以前所未有的精确度提供高达20 kHz的音频测试。此外，口模拟器的性能也得到提高，可提供12 kHz及以上的均衡输出。这显著提高了智能设备及其配件的音频性能的主、客观评估之间的相关性，确保了新产品在市场上的先进地位，缩短了开发时间。 请访问Bruel & Kjaer官方网站，查询有关5128型高频头和躯干模拟器的详细信息。 关于Bruel & KjaerBruel & Kjaer是先进的声学与振动测量系统制造商和供应商。我们帮助客户测量和管理其产品与环境中的声音与振动质量。我们关注的领域包括航空航天、太空、国防、汽车、地面交通、机场环境、城市环境、电信和音频。我们的声学与振动设备系列包括声级计、传声器、加速度计、适调放大器、校准器、噪声与振动分析仪和PULSE软件。我们还设计和制造LDS系列振动测试系统，以及完整的机场和环境监测系统：WebTrak，ANOMS，NoiseOffice和Noise Sentinel。全面了解我们的解决方案、系统和产品，请访问我们的官方网站。Bruel & Kjaer是总部位于英国的思百吉集团旗下的子公司。思百吉集团2016年销售额达13亿英镑，集团的4个业务板块在全球共有大约7,500名员工。

有机太阳能电池(OSC)由于本征柔性、质轻、半透明等特点，在便携能源、光伏-建筑一体化、节能玻璃及高效农业等领域具有广阔的应用前景。不同于硅基等无机光伏电池，OSC的给受体异质结界面问题更为复杂，因而调控活性层本体异质结的微观形态对改善激子/电荷行为及光伏效率至关重要。同时，活性层溶液法制备过程中，体相内不可避免地产生部分亚稳态区域。OSC长期工作过程中，给受体界面的小分子受体会自发进行扩散再聚集，从而破坏两相分离，影响电荷传输并导致OSC性能下降。因此，抑制亚稳态区域的形成，对改善OSC的稳定性、获得长效运行的光伏电池具有重要作用。中国科学院青岛生物能源与过程研究所研究员包西昌带领的先进有机功能材料与器件研究组，从第三组分掺杂出发，采用分子外围功能化方案，在OSC的相态调控、稳定性提升及高效率制备等方面取得了一系列进展。相关成果相继发表在《先进材料》(Advanced Materials)上。 　　该研究优化受体分子侧链功能基团的位置(图1)，将face-to-face/face-to-edge混合取向堆积的客体分子转换为100% face-to-face优势取向，提高了垂直方向的电子传输性能。单晶解析和相关理论分析发现，侧链外围功能化的分子可以通过外围共轭平台与相邻受体分子骨架形成紧密的π-π相互作用，使分子取向实现定向锚定。而相对于功能化基团在内侧的客体分子，外围功能化的客体与主体受体之间形成类合金聚集态，呈现出更为规整的分子排列与取向，降低了受体相内的缺陷密度及复合损失。掺杂后的OSC光伏效率达到19.12%，且类合金体相在热力学上更趋向于平衡态，OSC的热稳定性得到明显提升。因此，调控掺杂客体分子的堆积取向及主客体相互作用，对获得合适相分离、抑制亚稳态生成、提升光伏电池稳定性具有积极作用。 　　进一步，研究对外围功能化的客体分子主骨架进行再调控，获得了高质量的类合金体相，同时，类合金聚集体的晶域尺寸可以通过客体掺杂比例进行线性调控(图2)。相比受体相内同时存在客体自聚集区域及类合金区域，该研究中客体分子与主体受体具有高度兼容性。实验结果分析显示几乎所有的客体分子均参与类合金体相的构建，这是类合金晶域尺寸可以线性调控的本质原因。同时，客体分子掺杂后，无论是主体聚合物给体还是主体受体的结晶性均得到增强，促进了垂直方向空穴和电子的传输。此外，客体分子形成的类合金聚集体均包覆在主体受体相内，形成了核壳结构(主体包覆客体)，增强了主客体之间的能量转移。对于这种独特的聚集态结构，研究首次提出了具有普适性的主客体结晶性、表面能、兼容性相互关系以及给受体相互作用四要素协同作用的驱动机制。此类独特的主客体聚集态及分子堆积，对于提高电荷传输、抑制电荷复合起到重要作用。研究将其作为客体分子进行掺杂，在多个体系中实现了超过80%的填充因子(最高达到81.1%)和19.2%的高能量转换效率。除了效率提升外，研究再次发现类合金体相的形成明显改善了OSC的稳定性，验证了类合金体相对抑制亚稳态形成、提高光伏电池稳定性的作用。 　　基于上述研究，类合金体相提升稳定性的机制可归因于类合金晶域更为规整的分子堆积以及由此产生的更高玻璃化转变温度(Tg)。受体域Tg的提高可降低给受体界面小分子受体向聚合物给体相的扩散系数，保持活性层相分离的稳定。有研究报道，相对于单个小受体分子单元，构建寡聚物受体分子(如二聚体和三聚体等)可提升受体的Tg及OSC的热稳定性。例如，基于寡聚受体制备的OSC效率可达18%，T80达到35000小时(每天工作8小时计算，相当于稳定运行12年)，可满足应用需求。然而，寡聚受体的合成和分离成本均较高。目前，研究组在开发更加廉价的寡聚受体制备方法，并在锚定OSC稳定性的本征提升，开发更适合大面积印刷工艺、低成本、易操作提高OSC稳定性的原位技术及方案(包括热稳定性、柔性电池的机械稳定性等)，以发展高效稳定、更具应用前景的OSC。 　　研究工作得到国家自然科学基金委员会、山东能源研究院及中国科学院青年创新促进会等的支持。图1. 客体分子功能化的空间方位调控分子取向及主客体聚集态图2. 多因素驱动的客体分布对OSC光伏性能和稳定性的影响图3. OSC老化机制分析及展望

p style="text-indent: 2em text-align: justify "近年来，钙钛矿太阳能电池因其高的转换效率、简单的制备工艺和低廉的制造成本受到了全球学术界和产业界的广泛关注，发展迅速。钙钛矿太阳能电池实际应用的重要瓶颈和关键问题在于如何实现低成本、大面积、高效率器件及解决稳定性的难题。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "在中国科学院战略性先导科技专项和国家自然科学基金委的支持下，中科院化学研究所分子纳米结构与纳米技术重点实验室研究员胡劲松课题组科研人员在这一领域开展了相关研究，并于近期与相关合作者一起取得了系列新进展。他们开发了一种风刀涂布方法，实现了大面积钙钛矿薄膜、电子传输层（ETL）和空穴传输层（HTL）的高质量涂布，在全程不需旋涂和反溶剂的情况下，获得了转换效率（PCE）可达20%以上的电池器件（图1），为高效率钙钛矿光伏器件的低成本规模化制备提供了一种思路。相关工作发表于Joule (DOI:10.1016/j.joule.2018.10.025)上。在HTL方面，开发了新型低成本、易制备的二维共轭有机小分子空穴传输材料OMe-TATPyr代替spiro-OMeTAD，实现了平均20%的PCE（Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 10959）。在ETL方面，研究人员发现在无ETL时透明电极与钙钛矿薄膜间的费米能级差距减小，接触界面能带弯曲减弱，因此对光生电子的抽取及光生空穴的排斥作用同时减弱，使得电子在界面的转移效率急剧下降，导致载流子复合严重，器件PCE降低。这一新的理解提高了对钙钛矿光伏器件结构与异质结界面的认识，阐释了无ETL器件PCE低的原因。据此，他们提出通过延长载流子寿命来解决无ETL钙钛矿光伏器件转换效率低的新方案。发现当载流子寿命接近微秒时，无ETL器件的PCE可以接近传统p-i-n结构器件，并且获得了PCE为19.52%的无ETL钙钛矿光伏器件（图2）。这些结果有助于解决钙钛矿器件对传统器件结构的依赖问题，也为钙钛矿光伏技术的低成本规模化制备提供了多样化的选择。相关工作发表于Chem上（Chem, 2018, 4, 2405-2417）。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "　　钙钛矿电池的稳定性是其应用的瓶颈和关键。研究人员在钙钛矿层与HTL间引入高迁移率疏水共轭高分子界面层，一方面改善空穴的提取效率，另一方面可以有效阻隔湿气与传输层中添加剂对钙钛矿层的侵蚀，从而显著提高了钙钛矿太阳能电池的空气稳定性和光电转换效率（Solar RRL, DOI: 10.1002/solr.201800232，inside cover；Nano Res., 2018, 11,185-194）。相比于有机无机复合钙钛矿材料，纯无机钙钛矿材料表现出更优异的热稳定性。其中，立方相CsPbI3具有合适的带隙而备受关注，但其立方相室温下是热力学不稳定相，因此理解立方相CsPbI3在合成与器件制备过程中的相不稳定性机制，进而制备室温下相稳定的光伏相CsPbI3，对于其在光伏和光电领域中的应用具有重要意义。研究人员近期首次从原子尺度上观测到了极性溶剂会诱导立方相CsPbI3纳米晶晶格发生畸变，进而相变失稳，从实验和原理上解释了极性溶剂对立方相CsPbI3纳米晶稳定性的影响，揭示了极性溶剂诱导立方相CsPbI3纳米立方体相变的机制及其多级次自组装成单晶纳米线和微米线的机制（图3）。这一研究结果对理解立方相CsPbI3相不稳定机制提供了新的认识，并为立方相CsPbI3的制备及保存使用过程中的溶剂选择提供了指导。相关工作发表于J. Am. Chem. Soc., 2018, 140, 11705–11715，并入选当期封面。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "在此基础上，研究人员发展了一种方法，通过高介电常数质子性溶剂控制CsPbI3钙钛矿前驱体结晶时的表面能，在不引入有机配体或进行金属/卤素掺杂的情况下，利用一步溶液沉积和低温退火工艺，获得了在室温下稳定的新光伏相-正交相g-CsPbI3薄膜。通过XRD精修确定了其晶胞参数，研究了薄膜的形成机制和能带结构，并构建了基于g-CsPbI3薄膜的平面异质结太阳能电池，获得了11.3%的PCE（图4），这是目前为止报道的全无机纯CsPbI3钙钛矿太阳能电池的最高效率。由于所得g-CsPbI3薄膜在室温下的热力学稳定性，电池表现出显著改善的长达数月的空气稳定性。该研究首次报道了室温下热力学稳定的新型正交光伏相g-CsPbI3薄膜及其高效率电池器件，为解决全无机CsPbI3钙钛矿光伏相室温下结构不稳定问题提供了全新的视角和思路。紧接上述极性溶剂对立方相CsPbI3纳米晶稳定性影响的工作，相关研究结果以全文形式发表于J. Am. Chem. Soc., 2018, 140, 11716–11725。/pp style="text-align:center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201812/uepic/f0d4fd56-3c93-4498-8a6b-2116edd0aad2.jpg" title="1.png" alt="1.png"//pp style="text-indent: 2em text-align: left "图1. 全程风刀涂布制备高效率钙钛矿太阳能电池/pp style="text-align:center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201812/uepic/ffccfd44-cbfd-433a-8ac8-ba29e66f6683.jpg" title="2.png" alt="2.png"//pp style="text-indent: 2em text-align: left "图2. 高效率无电子传输层钙钛矿太阳能电池/pp style="text-align:center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201812/uepic/94a0fedd-8d1f-40c2-9b2f-95eea8b72344.jpg" title="3.png" alt="3.png"//pp style="text-indent: 2em text-align: left "图3. 极性溶剂诱导立方相CsPbI3纳米晶的晶格畸变及其多级次自组装/pp style="text-align:center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201812/uepic/ae415cdf-6e56-4dc1-832d-ba11459b3873.jpg" title="4.png" alt="4.png"//pp style="text-indent: 2em text-align: left "图4. 室温热力学稳定的正交光伏相g-CsPbI3薄膜及全无机钙钛矿太阳能电池/p

编辑：高明审核：chen钙钛矿太阳能电池作为第三代新概念太阳能电池代表，近年来备受关注，这得益于其具备的种种优势，譬如：它采用溶剂工艺，可以在常温下制备，生产成本大大下降；柔性好、可大面积印刷，在光伏产业的应用有着为可观的前景；清洁廉价无限制，可为能源供应难题提供有效方案等等。不仅如此，钙钛矿太阳能电池之所以成为代表，一个更加备受瞩目的优势就在于——它的原料多为液态，可以用来制备大面积柔性电池及设备，在未来或许可以应用于可穿戴智能设备上，边走路边发电！这种在电影中才出现的镜头将来会成为日常，想想是不是就觉得很炫酷呢？但要想实现这一场景，还需解决三个难题，这也是钙钛矿太阳能电池尚未实现规模化商业生产的原因。哪三个问题呢？本次“前沿应用”栏目将带大家一探究竟~短寿之憾我们知道，对于电池来说，一个重要衡量指标就是使用寿命。钙钛矿电池实际生产和应用所面临的困难中，一个重要问题就是它的寿命只有短短数月，远远低于硅基太阳能电池，这也是其实现商业化面临的个问题。钙钛矿电池不够稳定，主要是因为钙钛矿电池对水、热、氧环境度敏感，使得电池结构不稳定，易产生不可逆降解。要延长钙钛矿电池的寿命就要提高稳定性，目前主要有两种方法，一种是采用复合型钙钛矿材料，提高其本身的稳定性，另一种就是找到合适的添加剂物质，来抑制钙钛矿材料的分解。目前关于这方面的研究已经紧锣密鼓地展开。就在今年1月份，欧洲薄膜太阳能电池研究联盟Solliance，TNO，imec和埃因霍温科技大学，就报道了一种采用工业工艺（溅射镀膜，狭缝涂布镀膜，原子层沉积和基于激光的互连）制造的封装钙钛矿太阳能电池模组，该模组经受既定的寿命测试，即耐光性测试，耐湿热测试和热循环测试，具有出色的稳定性。相信未来能有更多的方法能够应用于钙钛矿电池的分解问题解决。图片来源：pixabay效率之痛电池的效率是评价电池性能的另一个重要指标，在过去十年，钙钛矿太阳能电池的效率有不少提升。根据《科学》（Science）今年4月发表的一篇报道，钙钛矿太阳能电池的转换效率已经上升到26.7％，非常接近传统晶体硅太阳能电池的效率。但事实上，钙钛矿太阳能电池的转换效率依然有很大提升空间，这是因为转化过程中，通电的载流子会因为缺陷问题被卡住，从而降低电池效率。那么，什么是载流子寿命呢？它为何成为影响太阳能电池效率的重要指标呢？据HORIBA资深工程师Ben Yang博士介绍，钙钛矿太阳能电池产生的电能来源于电荷的分离、迁移和重组，其中电荷可以扩散多远、游离多久——即载流子寿命，很大程度上就决定了太阳能电池的效率。载流子寿命越长，电池的效率也越高。图片来源：pixabay既然载流子寿命如此重要，那如何提升载流子寿命呢？精确测量是步，通过不断测量找到效率低下的关键问题，进而改进。“荧光寿命测量是一种常用于表征载流子寿命的技术，通过测量电荷重组率，进而标定电池的效率。HORIBA为测量荧光寿命研发了相应的产品。” Ben Yang博士如是说道。DeltaFlex和DeltaPro荧光光谱仪是专门的测量荧光寿命的分析仪器，它们可以监测光收集过程的效率，通过仪器搭配的TCSPC系统，研究人员可以测量重组率。另外，使用HORIBA QuantaMaster™ 、Fluorolog和FluoroMax荧光光谱仪，并联合HORIBA-IBH 荧光寿命组件，还可以完成测试钙钛矿材料对不同光吸收的效率。tips：如果您想了解更多荧光光谱仪的解决方案，点击阅读原文提交需求，我们的工程师会尽快联系您~您也可以进入HORIBA微信公众号的图书馆栏目，查看下载更多解决方案。值得庆幸的是，同样是今年4月，《自然》(Nature)杂志发表了一篇论文，介绍了剑桥大学等机构合作成果——钙钛矿材料中影响载流子寿命的“缺陷”根源。相信通过精准的测量和缺陷根源的追溯，载流子的寿命将会一步步提升，钙钛矿电池的效率也会进一步改善图片来源：pixabay量产之难实现商业化后一个攻关的技术点，便是“量产”。要实现大规模生产，就必须将钙钛矿从实验室搬到工厂，这是其终走向市场的关键。然而目前几乎所有高效率的钙钛矿太阳能电池都是用旋涂法制备的，即将钙钛矿材料一般旋涂于金属氧化物骨架上进行制备。然而旋涂法难以沉积大面积、连续的液膜，在实验室中制备，尺寸只有几厘米大小，因此无法满足工业化的高吞吐量与规模化制备的要求。这就成为钙钛矿太阳能电池量产的一个难题。近年来，也出现了一些其他适用于规模化生产的制备方法，像是：刮刀涂布法、电沉积等等，尤其是刮刀涂布法，它的基底温度可控，因此在规模化制备高质量、大晶粒钙钛矿薄膜方法中脱颖而出。更值得欣慰的是由刮刀涂布法制备的钙钛矿太阳电池，效率也能达到20%，十分接近旋涂法制备的器件。未来通过不断地研究，相信它地效率能更进一步。图片来源：pixabay从上文可以看出，尽管短寿之憾、效率之痛、量产之难，这三点是制约钙钛矿太阳能电池快速走向市场的三个问题，但我们仍然对钙钛矿太阳能电池的发展前景抱有大的期待。目前众多公司投资钙钛矿产业就是证明，相信产学研结合的能够解决大规模制备技术的提升，帮助钙钛矿太阳能电池在商业化道路上大步迈进。没有什么不可能，只要我们勇突破！现在不妨设想一下，钙钛矿太阳能电池就在我们的穿戴设备上，比如涂覆在手机表面上，那是怎样的情形呢？我们再也不用担心手机没电了！开心吧？ 免责说明HORIBA Scientific公众号所发布内容（含图片）来源于文章原创作者提供或互联网转载。文章版权、数据及所述观点归原作者原出处所有，HORIBA Scientific 发布及转载目的在于传递更多信息及用于网络分享，供读者自行参考及评述。如果您认为本文存在侵权之处，请与我们取得联系，我们会及进行处理。HORIBA Scientific 力求数据严谨准确，如有任何失误失实，敬请读者不吝赐教批评指正。我们也热忱欢迎您投稿并发表您的观点和见解。 HORIBA科学仪器事业部HORIBA Scientific 致力于为科研及工业用户提供先进的检测和分析工具及解决方案，如：光学光谱、分子光谱、元素分析、材料表征及表面分析等先进检测技术，旗下Jobin Yvon光谱技术品牌创立于1819年，距今已有200年历史。如今，HORIBA 的高品质科学仪器已经成为全球科研、各行业研发及质量控制的选择，之后我们也将持续专注科研领域，致力于为全球用户提供更好的服务。

2010年6月7日电 尚德电力控股有限公司今天宣布， 尚德光伏产品检验实验室近日参加并通过北京鉴衡认证中心授权的总共27个测试项目，涵盖 IEC61215:2005全部18个测试项目、IEC 61730-2:2004 9个测试项目(除燃烧实验外的全部组件测试项目)，由此而获得北京鉴衡认证中心太阳能光伏产品金太阳认证认可。北京鉴衡认证中心万琳副主任说：“尚德公司是国际领先的光伏龙头企业，产品在国内外有着广泛的应用和良好的声誉。鉴衡认证中心是中国光伏产品认证的权威机构和倡导者，通过认可企业的实验室，可以极大地帮助企业缩短认证周期，节省认证费用 同时也将促进双方在产品质量保证、检测技术交流、实验室管理等领域的广泛合作，达到共同促进光伏产业健康可持续发展的目的。”　　尚德公司副总裁张光春先生表示：“我们非常高兴能成为鉴衡认证中心认可工厂实验室，鉴衡认证中心是国内光伏产品认证和检测的领跑者，此次合作，有助于促进我们实验室的不断进步，同时也缩短了产品的认证周期。一直以来，尚德始终把产品质量放在首位，对实验室的建设非常重视，投入也很大，并在今年2月获得了中国合格评定国家认可委员会(CNAS)的国家实验室认可，成为国内得到认可项目最多、最全的企业光伏实验室，这标志着尚德光伏产品检验实验室具备了世界一流的管理水平和检测技术能力，确保了实验数据的准确性、可靠性和公正性。我们将不断加强和扩大与鉴衡认证及其他一些著名的国际认证机构合作，确保把具备世界一流品质的产品交给我们每一个客户。”　　尚德光伏产品检验实验室致力于开展与国内外知名测试认证机构的合作，在2009年06月，获得了 UL 授予的中国光伏行业第一个 WTDP(Witness test Data Program)证书 在2009年12月，获得 VDE 授予的 TDAP(Test Data Acceptance Program)证书，成为亚洲首个获得 VDE 认可的目击光伏测试实验室，并在2010年2月荣获中国合格评定国家认可委员会(CNAS)国家实验室认可证书。此次获得北京鉴衡认证中心太阳能光伏产品金太阳认证认可工厂实验室，意味着尚德生产的新型号组件产品在国内外市场的认证周期将会大幅度的缩减，这有助于尚德的组件更快的投放市场，并在竞争中获得先机。　　关于鉴衡认证中心　　鉴衡认证中心(China General Certification Center)是由中国家认证认可监督管理委员会(CNCA)2003年批准成立，由中国计量科学研究院组建，致力于可再生能源产品认证、检测等技术服务的专业机构，是我国第一家开展太阳能光伏、光热产品认证的机构，是目前我国光伏行业制订认证技术规范最多、技术能力最强、认证范围覆盖领域最广的专业可再生能源认证机构，也是唯一合法拥有“金太阳”认证标志知识产权的认证机构。　　关于尚德电力控股有限公司　　尚德电力控股有限公司是全球领先的太阳能光伏企业，公司专业从事晶体硅太阳能电池、组件，硅薄膜太阳能电池、光伏发电系统和光伏建筑一体化(BIPV)产品的研发、制造与销售。2009年，尚德电力实现晶体硅太阳能电池、组件产能达1100兆瓦，全年组件出货量达704兆瓦，是全球最大的晶体硅太阳能电池、组件生产商。其自主设计、研发、生产和销售高质、高产、价优、环保的太阳能产品，被广泛应用于住宅、商用建筑、工业和公共设施等领域。尚德电力在全球设有三大区域总部，分别位于中国、瑞士和旧金山，在中国拥有无锡、上海、洛阳、青海四大生产基地。尚德电力积极致力于改善人类的生活环境，并通过研发先进的太阳能解决方案实现可持续性发展。　　尚德光伏产品检验实验室是尚德公司下设的专业从事太阳能光伏组件检测的独立测试机构，严格按照 ISO/IEC17025:2005《检测和校准实验室能力的通用要求》(CNAS-CL01《检测和校准实验室能力认可准则》)的要求，逐步建立了完善的质量管理体系，规范管理和运作。经过不断努力，已经成长为世界一流，国内最大，技术顶尖的光伏组件检测实验室。实验室分室内和室外两部分，室内面积1800平方米，室外面积7000平方米，下设性能检测室、安全检测室和环境检测室三个专业检测室，引进国内外先进仪器设备30余台，拥有包括脉冲及稳态太阳模拟器、多台步入式环境实验箱、机械载荷、冰雹测试机，EL(电致发光)及高精度红外相机等尖端检测设备，能够检测和评估光伏组件质量和性能方面的所有指标。同时拥有一批高素质的、富有经验和专业知识背景的技朮团队。

【科学背景】随着对可再生能源的需求不断增长，太阳能电池成为了一种重要的能源转换技术。金属卤化物钙钛矿材料因其高效率和低成本而备受关注，单结钙钛矿太阳能电池已经取得了显著的进展，但在放大到大面积时存在均匀结晶的挑战。串联太阳能电池被认为是提高效率并拓展光谱利用范围的重要途径。全钙钛矿串联太阳能电池的制备面临着挑战，其中主要问题之一是宽带隙和低带隙钙钛矿层的非均质结晶。在制备过程中，由于涂覆时间窗口的短暂性，钙钛矿薄膜往往无法均匀形成，导致效率受到影响。为了解决这一问题，南京大学谭海仁教授团队通过引入了氨基乙酰胺盐酸盐（AAH）到混合锡（Sn）-铅（Pb）金属卤化物钙钛矿前驱体中，并采用二甲基甲酰胺和二甲基亚砜作为溶剂。这种两性离子盐的加入触发了前驱体中各成分之间的相互作用，有助于形成均匀的钙钛矿薄膜。特别是，AAH盐和二甲基甲酰胺的配位能有效减缓溶剂释放过程，延长了钙钛矿薄膜形成的时间窗口。该研究通过延长钙钛矿薄膜形成的时间窗口，成功解决了全钙钛矿串联太阳能电池制备过程中的非均匀结晶问题。通过引入AAH盐和优化溶剂体系，科学家们成功制备出大面积且均匀的钙钛矿薄膜，从而提高了太阳能电池的效率。这一研究为全钙钛矿串联太阳能电池的可扩展制造提供了一种新的策略和途径。【科学解读】为了研究二甲基甲酰胺（DMF）和二甲基亚砜（DMSO）比例对涂覆的Pb-Sn钙钛矿薄膜的影响，研究者在图1中首先展示了不同DMF：DMSO比例下的Pb-Sn钙钛矿薄膜形貌。结果表明，当DMF：DMSO = 9：1（v/v）时，Pb-Sn钙钛矿薄膜呈现最佳形貌，而不适当的溶剂比会导致薄膜中出现空隙。接下来，研究者进一步研究了涂覆处理窗口（Δt）与钙钛矿薄膜质量的关系。他们将Δt分为涂覆钙钛矿油墨所需的总时间（Δt1）和将湿膜转移到加热阶段所需的时间（Δt2），并发现DMF：DMSO = 9：1（v/v）的对照油具有较短的处理窗口，导致后续刮刀涂覆的Pb-Sn钙钛矿薄膜上出现针孔。然而，当作者将氨基乙酰胺盐酸盐（AAH）掺入前驱体油墨中时，发现Δt被延长至100秒，并且产生了无针孔的Pb-Sn钙钛矿薄膜，其晶粒呈大而垂直的取向。进一步研究表明，处理窗口Δt影响了Pb-Sn钙钛矿太阳能电池（PSCs）的性能。对照PSCs表现出对Δt的高敏感性，而AAH Pb-Sn PSCs在Δt延长时保持相似的性能。这些结果表明，适当的DMF：DMSO比例和处理窗口时间对于形成均匀且无缺陷的Pb-Sn钙钛矿薄膜至关重要。通过调节溶剂比例和处理窗口时间，并引入AAH掺杂，可以改善钙钛矿薄膜的质量，从而提高PSCs的性能和稳定性。图1. 涂覆Pb-Sn钙钛矿薄膜的均匀性。研究者旨在了解为什么AAH可以改善Pb-Sn钙钛矿薄膜的均匀性。他们发现，AAH与几乎所有钙钛矿前体成分都存在着分子间相互作用，包括PbI2、SnI2、甲胺碘化物（FAI）和溶剂。X射线光电子能谱（XPS）证实了结晶膜中存在AAH。吸收光谱表明，在AAH存在时，Pb-Sn钙钛矿的能隙基本保持不变。X射线衍射图样显示了相似的结晶度和晶体学取向，表明仅存在单一的钙钛矿相。Pb 4f7/2和Sn 3d5/2的结合能降低表明形成了Lewis酸碱AAH-Pb/Sn加合物，从而增加了无机盐的溶解度。二维1H-1H自旋扩散核磁共振（NMR）光谱揭示了AAH与钙钛矿的有机阳离子FAI之间的相互作用。傅里叶变换红外（FTIR）光谱分析表明，AAH与DMF之间存在分子间氢键作用。密度泛函理论（DFT）计算表明，DMF的-C=O与AAH的-NH3+之间形成氢键。气相色谱（GC）分析显示，AAH有助于维持气体辅助湿法钙钛矿中的DMF，并延长了处理时间窗口。因此，研究者得出结论，AAH+有利于与Pb-Sn钙钛矿前体中的组分发生分子间相互作用，并延缓了结晶过程。 图2. 延长处理窗口的机理。为了理解氨基乙酰胺盐酸盐（AAH）对刮刀涂覆的Pb-Sn钙钛矿太阳能电池（PSCs）性能的影响，研究者首先研究了AAH在Pb-Sn钙钛矿薄膜中的定位和积累情况。时间飞行二次离子质谱（TOF-SIMS）显示了AAH+离子在钙钛矿薄膜中自顶部到底部逐渐增加的趋势，表明了AAH在Pb-Sn钙钛矿-PEDOT:PSS埋藏界面的积累，从而提高了界面的粘附性。接着，研究者研究了AAH对钙钛矿光物理性能的影响。超快激光吸收光谱显示了AAH Pb-Sn钙钛矿薄膜两侧动态的相似性。稳态荧光发射显示AAH Pb-Sn薄膜的强度相同且高于对照膜，而荧光衰减寿命远远长于对照膜。这表明AAH通过钝化底部表面减少了电荷载流子的俘获。接着，研究者评估了AAH对Pb-Sn PSCs光伏性能的影响。与对照器件相比，AAH基础器件的所有光伏性能都有所改善，其中包括更高的开路电压（Voc）和短路电流密度（Jsc），以及更高的填充因子（FF）。这一研究揭示了AAH在提高Pb-Sn钙钛矿太阳能电池性能方面的潜力，为钙钛矿光伏器件的进一步优化提供了重要参考（见图3）。图3. 涂覆Pb-Sn钙钛矿薄膜和太阳能电池的光电性能。研究者进行了图4的实验，旨在评估全钙钛矿串联太阳能电池的性能和稳定性。首先，他们利用具有AAH的Pb-Sn窄带隙（NBG）钙钛矿制备了单体全钙钛矿串联太阳能电池，并通过可扩展的加工技术进行了制备。结果显示，全钙钛矿串联太阳能电池展现出了显著的高效性能，冠军效率达到了26.8%，Voc为2.15 V，Jsc为15.5 mA cm&minus 2，FF为80.5%。随后，研究者在6x6 cm基板上制备了全钙钛矿串联太阳能电池模块，并优化了模块制造工艺。最佳PCE的八亚电池模块达到了96.1%的高GFF和220 μm的窄死宽度。通过引入AAH，他们还观察到了NBG钙钛矿油墨中Sn4+还原为Sn2+的现象，从而实现了在常温下进行模块制造的激光刻蚀。40个制造的全钙钛矿串联太阳能电池模块的平均PCE为23.3 ± 0.7%，冠军模块的PCE为24.9%，并在认证的独立实验室中获得了24.5%的认证PCE。这项研究的结果表明，AAH在提高全钙钛矿串联太阳能电池性能和稳定性方面发挥了关键作用，为实现高效、稳定的全钙钛矿光伏器件提供了重要的实验和理论基础。图4. 全钙钛矿串联太阳能电池的光伏性能及组件。 【科学结论】作者展示了20.25 cm2的全钙钛矿串联太阳能电池模块，达到了24.5%的认证效率。为了实现这一性能，作者使用了Good清单中的短链缓冲层来均匀化钙钛矿的结晶并钝化了埋藏界面。全钙钛矿串联太阳能电池可以实际达到30%的效率。低Jsc仍然是主要瓶颈，这是由于光反射、寄生吸收、Pb-Sn亚电池中的光吸收效率低和模块中的大死区引起的光学损耗。这些挑战可以通过光管理、增加具有长载流子扩散长度的Pb-Sn吸收层厚度以及减少模块中的死区来解决。由于钙钛矿-C60界面引起的Voc损失可以通过利用可扩展的后处理钝化方法来抑制，例如由刮涂沉积的化学钝化或者就像作者以前的工作中一样与3D/3D异质结合并，但其均匀沉积仍待开发。在稳定性方面，用惰性的背金属电极替代，例如导电的透明氧化物，并且将隧道复合结构替换为热稳定的结构，将进一步增强全钙钛矿串联模块的耐久性。原文详情：Han Gao et al. ,Homogeneous crystallization and buried interface passivation for perovskite tandem solar modules.Science383,855-859(2024).DOI:10.1126/science.adj6088

p　　近日，中国科学院重庆绿色智能技术研究院量子信息技术中心团队在以GeSe为代表的IVsupA/supVIsupB/sup大面积单原子层材料制备和能带结构确定，及其器件测试分析研究中取得最新进展。/pp　　目前已有近百种二维材料被人们发现，包括第四主族单质、第三和第五主族构成的二元化合物、金属硫族化合物、复合氧化物等。这些发现不仅打破了长久以来二维晶体无法在自然界中稳定存在的说法，其自身的特性更是呈现出许多新奇的物理现象和电子性质，如半整数、分数和分形量子霍尔效应、高迁移率、能带结构转变等。IVsupA/supVIsupB/sup单晶二维材料MX（M=Ge,Sn；X=S,Se）因极高稳定性、环境友好性、丰富蕴藏量，以及从材料结构到性能上与黑磷烯的相似性而受到广泛关注。基于第一性原理方法对MX的能带结构的计算、对其从间接带隙到直接带隙的临界层厚，以及基于其Csub2v/sub对称结构的压电性能理论预测的研究已多有报道。但受其脆性影响，该类型材料难以直接采用物理撕裂法制备得到单原子层材料。采用化学合成方法，也难以获得较大面积的单原子层（大于1微米）。因此，对IVsupA/supVIsupB/sup单晶二维材料的研究迄今仍停留在理论预测阶段。/pp　　在MX中，GeSe理论上被认为是唯一具有直接带隙的材料，且该材料的光谱范围预测几乎覆盖了整个太阳光光谱，这使它在量子光学、光电探测、光伏、电学等领域有巨大的应用潜力。据此，重庆研究院量子信息技术中心团队研究发现，利用单晶硅表面二氧化硅的隔热效果和激光减薄方法，可以在一定激光功率密度下不断地减薄GeSe的层厚，直至单原子层。其减薄机理是激光在GeSe表层产生高热，由于GeSe材料本身的层状特性，难以将热量及时传导出去，导致层厚被不断减薄。当GeSe的层厚被减薄至单原子层时，整个SiOsub2/sub/Si可以被看作热沉而无法继续减薄。利用此方法，该团队首次实验制备出了100微米以上的GeSe单原子层材料，基于荧光谱、拉曼谱等方法对GeSe单原子层的原子和能带结构进行研究，并基于第一性原理方法理论印证了实验结果的可靠性。实验和理论计算表明，GeSe单原子层的荧光谱非常宽，从可见光波段到近红外波段发现了8个荧光峰，从间接带隙到直接带隙的转变发生在第三层。此外，该团队分别实验制备出了基于GeSe体材料和二维材料的晶体管，其I-V和光反应性能表明，二维材料的光敏度是相应体材料的3.3倍，同时二维材料器件的光反应度也远优于相应体材料器件。/pp　　相关研究成果发表在emAdvanced Functional Materials/em上。该研究得到了重庆市基础前沿重大项目、中科院“西部之光”西部青年学者A类项目、国家自然科学基金面上项目的资助。??/ppbr//p

项目编号：1371-2241GDGH1149项目名称：透射电子显微镜与扫描电镜大面积SDD能谱仪等设备采购采购方式：公开招标预算金额：4,410,000.00元采购需求：合同包1(透射电子显微镜与扫描电镜大面积SDD能谱仪等设备采购):合同包预算金额：4,410,000.00元品目号品目名称采购标的数量（单位）技术规格、参数及要求品目预算(元)最高限价(元)1-1其他专用仪器仪表扫描电镜大面积SDD能谱仪1(套)详见采购文件890,000.00-1-2其他专用仪器仪表120KV透射电子显微镜1(套)详见采购文件3,520,000.00-本合同包不接受联合体投标合同履行期限：进口免税产品：扫描电镜大面积SDD能谱仪的合同签订后120天内交付使用；120kv透射电子显微镜的合同签订后300天内交付使用。

11月13日，从中科院长春光机所获悉：由该所承担的国家重大科研装备研制项目“大型高精度衍射光栅刻划系统的研制”11日通过验收，并制造出世界最大面积中阶梯光栅。这标志着我国大面积高精度光栅制造中的相关技术达到国际领先水平，结束了在高精度大尺寸光栅制造领域受制于人的局面。　　衍射光栅是一种纳米精度周期性微结构的精密光学元件，在光谱学、天文学、激光器、光通讯、信息存储等领域中有重要应用。光栅面积大可获得高集光率和分辨本领，精度高可获得更好的信噪比，但制造出大而精的光栅是世界性难题。　　光栅刻划机是制作光栅的母机，因其部件的加工装调精度难，运行保障环境要求高，被誉为“精密机械之王”，本项目研制的光栅刻划机，几乎所有关键部件都冲击世界极限水平。研制期间，科研人员突破了精密机械加工、精密光学加工、精密检测、高精度微位移控制等一系列关键技术，并研制出面积达400毫米×500毫米、精度为10纳米的光栅，这也是目前世界上面积最大的中阶梯光栅。　　此前，只有美国能够制作300毫米以上中阶梯光栅，我国的中阶梯光栅制造能力不足300毫米，精度也达不到10纳米精度水平，战略高技术领域所需要的高精度大尺寸光栅受到国外严格限制。项目负责人、中科院长春光机所研究员唐玉国表示，大型高精度光栅刻划系统以及大面积中阶梯光栅的研制成功，能帮助我国光谱仪器行业摆脱“有器无心”局面，改变我国光谱仪器产业处于行业低端现状。

p　　有机太阳能电池具有质轻、柔性、成本低、弱光响应等优点，是当前太阳能电池技术的前沿热点研究方向。高效率﹑耐弯折和廉价的柔性有机太阳能电池在柔性可穿戴和便携式电子设备、光伏建筑一体化和军事等领域具有很强的应用潜力。目前，大多数有机太阳能电池的研究结果都是基于刚性的氧化锡(ITO)玻璃基板。但有机太阳能电池如果要实现商业化应用，其真正的优势是采用低成本的湿法印刷和卷对卷大面积工艺制造。在有机太阳能电池中，最常用的电极材料是铟掺杂的氧化锡(ITO)。然而，ITO在塑料基板上存在导电性差和机械脆性等问题，而且ITO通常在高温下通过真空溅射进行加工，这使得其价格昂贵，并且不利于采用大面积印刷和卷对卷来制备。已经有一些报道采用新的电极材料来代替传统ITO，如纳米银线、石墨烯、碳纳米管、导电聚合物等，其中聚(3,4-亚乙基二氧噻吩)：聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT:PSS)薄膜的成本相对较低，并且该薄膜表现出高光学和电学特性、优异的热稳定性、良好的柔韧性等。利用酸掺杂PEDOT:PSS可以大幅提高其导电率，但目前报道的大多数采用强酸如硫酸、硝酸等进行掺杂，再进行高温后处理，容易损伤PET等柔性塑料基板。/pp　　近日，中国科学院宁波材料技术与工程研究所研究员葛子义团队在前期高效率有机太阳能电池研究的基础上(Nature Photonics, 2015, 9, 520 Advanced Materials, 2018, 30, 1703005 Macromolecules, 2018, DOI: 10.1021/acs.macromol.8b00683 Journal of Materials Chemistry A, 2018, 6, 464)，在柔性有机太阳能电池领域又取得新进展，创新性地开发了低温酸处理PEDOT:PSS电极替代需要高温溅射且昂贵的ITO电极。通过低温甲磺酸处理来提高PEDOT:PSS薄膜的导电性、降低薄膜的粗糙度，同时避免传统的强酸处理对柔性塑料衬底的破坏。进而利用全溶液加工技术，采用PBDB-T和IT-M非富勒烯活性层，制备了全湿法加工非ITO的单结柔性有机太阳能电池，电池的能量转换效率达到10.12%，这是迄今报道的全湿法加工的柔性有机太阳能电池的最高效率。而且这类全溶液加工的柔性有机太阳能电池非常符合卷对卷印刷和刮涂等大面积制备工艺的技术要求，为有机太阳能电池低成本柔性化制备提供了重要的参考途径。该项工作以All Solution-Processed Metal Oxide-Free Flexible Organic Solar Cells with Over 10% Efficiency 为题发表在国际期刊《先进材料》(Advanced Materials)上。葛子义和团队成员樊细为该论文的共同通讯作者，硕士生宋伟为第一作者。/pp　　上述研究得到了国家重点研发计划(2017YFE0106000和2016YFB0401000)、国家自然科学基金(51773212, 21574144和21674123)、中科院前沿科学重点研究项目(QYZDB-SSW-SYS030)、中科院重点国际合作项目 (174433KYSB20160065)、中科院交叉创新团队、浙江省杰出青年基金(LR16B040002)和宁波市科技创新团队(2015B11002，2016B10005)等资助。/pp style="text-align: center "img title="W020180523579124813794.png" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201805/insimg/b0085859-db45-42e0-b92f-b5f1ebccc183.jpg"//pp style="text-align: center "图：柔性有机太阳能电池的结构示意图和光伏特性曲线/p

我国首颗全球二氧化碳监测科学实验卫星在酒泉卫星发射中心成功发射。中科院声像中心 任晖摄　　我国二氧化碳监测水平跻身世界前列　　根据联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)第四次评估报告，受人类活动的影响，主要温室气体二氧化碳和甲烷的浓度已上升到2500万年以来的最高值，且依然呈上升趋势，地表温度也在逐年升高。温室效应正直接威胁着全人类的生存和发展。精确监视全球二氧化碳的排放状况已成为有效开展气候变化研究和应对的迫切要求。阿拉斯加冰川过去30年消融的景象，图片来自网络　　本次发射的碳卫星作为我国首颗用于监测全球大气二氧化碳含量的科学实验卫星，围绕全球气候变化这一当今国际社会普遍关心的全球性重大问题，以大气二氧化碳遥感监测为切入点，利用高光谱与高空间分辨率二氧化碳探测仪、多谱段云与气溶胶探测仪等探测设备，通过地面数据接收、处理与验证系统，定期获取全球二氧化碳分布图，大气二氧化碳反演精度将优于4ppm，使我国在大气二氧化碳监测方面跻身国际前列。　　碳卫星是国家科技部为应对全球气候变化、提升我国全球二氧化碳监测能力部署的一项重大任务。通过863计划地球观测与导航技术领域“全球二氧化碳监测科学实验卫星与应用示范”重大项目立项实施。由中科院国家空间科学中心负责工程总体 中科院微小卫星创新研究院负责卫星系统，中科院长春光学精密机械与物理研究所研制有效载荷 中国气象局国家卫星气象中心负责地面数据接收处理与二氧化碳反演验证系统的研制、建设和运行。　　负责本次发射任务的为长征二号丁运载火箭。本次发射还搭载发射中国科学院微小卫星创新研究院自主安排研制的1颗高分辨率微纳卫星和2颗高光谱微纳卫星。　　小卫星肩负大使命工作人员在低温实验室进行仪器调试，图片来自网络　　22日凌晨3时22分，我国首颗全球二氧化碳监测科学实验卫星发射升空。它成为巡游在地球上空700公里的第三位全球二氧化碳“体检师”。碳卫星将在宇宙中跳起“华尔兹舞步”，不断变换观测模式，完成对全球二氧化碳的监测，并借助模式同化和反演技术，最终形成全球碳排放情况的“体检报告”。　　“小卫星肩负大使命。”国家遥感中心总工程师李加洪说。监测全球二氧化碳分布情况，这是中国应对全球气候变化采取的积极行动，也体现了我国的“大国担当”。而且，“知己知彼”，才能在全球气候谈判中掌握主动权，发出“中国声音”。　　二氧化碳浓度监测，不是想测就能测　　二氧化碳浓度监测，不是你想测，想测就能测。目前为止，只有美国和日本发射了自己的碳卫星。美国OCO-2卫星，图片来自网络　　二氧化碳在大气中的浓度本就非常低。碳卫星总设计师尹增山介绍，从2011年到2016年年底，经过近六年研制，我国碳卫星探测精度达到了优于4ppm(百万分比浓度)。也就是说，当大气中二氧化碳含量变化超过百万分之四时，碳载荷就会发现。　　如何发现?实际上，碳卫星对二氧化碳浓度采用的是“间接测量”法。大气在太阳光照射下，二氧化碳分子会呈现光谱吸收特性，碳卫星通过精细测量其光谱吸收线，可以反演出大气二氧化碳浓度。　　但这根线非常窄。要获取高精度的大气吸收光谱，就要依靠碳卫星的主载荷——高光谱与高空间分辨率二氧化碳探测仪。二氧化碳探测仪核心的技术指标和难点就是要同时实现高光谱分辨率和高辐射分辨率，这就如同检查人的指纹，普通仪器只看得到纹理，而二氧化碳探测仪可以把指纹放大一百倍，精细测量每条指纹的宽度和深度。　　“要达到这么精细的分辨率，必须要有大面积光栅。”中科院长春光机所研究员郑玉权告诉记者，为突破这项关键技术，科研人员从最基础的制造全息光栅所需的高精度曝光系统研究出发，一点点攻克技术难关，最终在碳化硅基底上制造出高精度衍射光栅，并在航空校飞试验中进行了验证。　　碳卫星探测仪上的大面积衍射光栅，能够探测2.06µm、1.6µm、0.76µm三个大气吸收光谱通道，最高分辨率达到0.04nm，这样的分辨率，在国内光谱仪器的研制上也尚属首次。　　说起研制过程，郑玉权感慨颇多。六年的载荷研制，是预研攻关和工程实施的结合。他们从“无”到“有”，实现技术突破 又迎头赶上，比肩国际先进水平。“反正，遇到问题的彷徨、解决问题的艰辛和最终找到答案的欢乐，我们全尝遍了。”　　碳卫星上的“配角”　　将为研究雾霾提供重要数据支撑　　碳卫星上的“配角”——云与气溶胶探测仪也不可小觑。气溶胶，通俗点说，就是大气中的尘埃。探测仪可以帮忙排除探测时云和气溶胶的影响，提升二氧化碳探测数据的可靠性。碳卫星地面应用系统总设计师杨忠东表示，从设计能力上来讲，这款探测仪可以为研究雾霾提供重要数据支撑。碳卫星载荷系统，图片来自网络　　“碳卫星本身，就肩负着‘创新’使命。”李加洪说。作为一颗科学实验卫星，碳卫星身上，至少有四项大胆的技术创新——大面积光栅、多模式定标、敏捷姿态调控以及复杂的反演验证系统。“我们碳卫星的整体水平，比日本的还要高。虽是‘后发’，但我们已经实现了‘并跑’。”　　技术上的卓越，并非这颗碳卫星的唯一追求。在大约半年的在轨测试之后，碳卫星将正式开始两年半的工作——让二氧化碳浓度数据到碗里来。“我们将按照应用需求，对后期数据进行加工、处理、共享和服务。”李加洪透露，科技部联合中国科学院和中国气象局已经制定了碳卫星数据管理办法。碳卫星数据将加载到国家综合地球观测数据共享平台，向国内各类用户提供数据共享服务。在国际合作方面，这些数据也会向地球观测组织(GEO)共享，这也是中国对GEO的实质贡献。　　“一颗卫星远远不够。”不过，让杨忠东欣慰的是，六年来，他们不仅收获了这颗卫星，还了解和掌握了二氧化碳高精度遥感监测仪器的制备过程。“要满足中国社会经济的发展需求，我们还要更多碳卫星。”第一颗有了，后续的，也就不再遥远。

什么是钙钛矿电池（PSC）？钙钛矿太阳能电池是一种类型的太阳能电池，是目前发展最快的太阳能技术。钙钛矿材料，如甲基铵卤化铅和全无机卤化铯，生产便宜且易于制造。使用这些材料的设备的太阳能电池效率从2009年的3.8％提高到2020年的25.5％。PSC具有实现更高效率和极低生产成本的潜力，现已成为商业上的吸引力。图1 钙钛矿太阳能电池的构造与运行机理示意图钙钛矿电池中的电子传输层（ETL）PSC 的效率和稳定性很大程度上取决于器件中选择作为电子传输层的材料的形态和类型。目前为止，PSC的电子传输材料主要有TiO2、ZnO等金属氧化物以及富勒烯等有机电子传输材料。ZnO是一种常用于钙钛矿太阳能电池中的电子传输材料。ZnO的优点是无需高温烧结，易于制备成大面积薄膜。应用于器件中的ZnO形貌结构主要有致密平面和纳米棒两种。利用扫描电镜观察ETL的纳米级别的样品形貌，成像清晰且具有立体感，通过调节放大倍数可以直观的观察样品的形貌、成膜质量、有无孔隙等。Thermo Scientific Apreo 2 SEM具有多功能性和高质量成像性能，采用了创新性的末级透镜设计，引入静电式末级透镜，支持镜筒内高分辨率检测。全新Apreo 2 SEM在原有性能基础之上，新一步优化了超高分辨成像能力，并且增设许多新功能提升其易用性。SmartAlign（智能对中）技术，不再需要用户手动进行调整操作，Flash自动执行精细调节工作，只需移动鼠标几次，就可以完成必要的透镜居中、消像散和聚焦矫正。图2 Thermo Scientific Apreo 2 SEM图3为用赛默飞场发射扫描电子显微镜Apreo 2S 在optiplan模式下拍摄的ZnO薄膜，由图（a）、（b）可见，制备出的膜层均匀致密、无孔隙。但（b）较（a）图片相比，噪点更少、分辨率更高。这是因为（b）较（a）参数上增加使用了样品台减速模式，使用减速模式后，电子束依然保持高电压，在试样台上加载一个负电位，电子在出极靴后受到负电位的作用而不断减速，最终以低能状态着落在样品表面。这样既保持了高电压的分辨率，又因为低着落电压而有很高的表面灵敏度。电子传输层的结构对钙钛矿薄膜质量和光学性能影响很大，从而影响钙钛矿太阳能电池的性能。由此可见，高质量的扫描电子显微镜是钙钛矿太阳能电池研发中检测、评估必不可少的设备。参考文献：[1]邓天郭, 高 云, 等.钙钛矿太阳能电池中钙钛矿层及电子传输材料的制备研究.[2]钟敏等. 不同结构ZnO电子传输层对钙钛矿太阳能电池的影响.

加州大学洛杉矶分校（UCLA）的杨扬教授领导的研究团队在太阳能领域取得了重大进展。他们专注于开发高效光伏材料甲酰胺铅碘（FAPbI3）钙钛矿太阳能电池，研究结果於2023年6月21日被发表在《NATURE》。尽管在室温下结晶过程中存在不希望出现的黄色相，但该团队开发出一种定向成核机制来避免这些相并提高装置性能。他们的创新方法使得装置达到了25.4%的功率转换效率（认证为25.0%）。更令人惊艳的是，该模组在27.83平方公分的面积上，达到了21.4%的认证开路效率。该研究使用Enlitech的QE-R量子效率测量系统和SS-X系列太阳光模拟器进行的效率量测。这些精准且快速的量测设备工具在研究团队的成功中起到了关键作用，提供了整个研究过程中准确且可靠的数据。该研究还包括对钙钛矿薄膜结晶过程以及其光学性质的详细研究。该团队使用了各种方法来监测和分析这些过程，从而对材料的行为有了全面的理解。

p style="line-height: 1.5em " 近日，中科院大连物化所薄膜硅太阳电池研究组(DNL1606)刘生忠研究员和陕西师范大学杨栋研究员、冯江山博士等在柔性钙钛矿太阳能电池研究方面取得新进展。相关结果发表在《先进材料》(Advanced Materials)上。/pp style="text-align: center "img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201807/insimg/13912dd6-243e-49a5-a1d3-5c5f9726bf07.jpg" title="W020180720292898136578.jpg"//pp style="line-height: 1.5em "　　柔性太阳能电池由于具有质量轻、便携带、易于运输、安装简单等优点备受关注。高性能柔性钙钛矿太阳能电池的关键部分是低温界面层和高质量钙钛矿吸光层。该团队前期通过开发低温界面层，在柔性钙钛矿电池中取得了一系列成果：2015年，利用室温磁控溅射法沉积氧化钛界面层，制备的柔性钙钛矿电池效率达到15.07%(Energy Environ. Sci.) 2016年，首次将离子液体作为界面层应用到柔性钙钛矿电池中，将柔性钙钛矿电池效率进一步提升到16.09%(Adv. Mater.)。/pp style="line-height: 1.5em "　　最近，该团队运用二甲硫醚作为添加剂，通过控制钙钛矿吸光层的结晶过程，得到晶粒尺寸较大、结晶性较好、以及缺陷态密度较低的钙钛矿薄膜，将柔性钙钛矿太阳能电池的效率提高到18.40%，同时将大面积(1.2cm2)柔性钙钛矿太阳能电池的效率提升到13.35%。另外，利用添加剂制备的钙钛矿吸光层稳定性得到显著增加，在35%的湿度下放置60天，电池的效率仍能保持86%的原有效率，而无添加剂制备的钙钛矿太阳能电池效率相同条件下仅可保持原有效率的50%。此项研究成果是目前柔性钙钛矿电池的最高效率，为柔性钙钛矿太阳能电池的发展奠定了实验和理论基础。/pp style="line-height: 1.5em "　　该研究工作得到国家重点研究与发展计划、中央高校基础研究基金、国家自然科学基金项目、111项目、国家大学科研基金、长江学者创新团队、国家“千人计划”项目的资助。(文/图 杨栋、段连杰)/ppbr//p

近日，安徽省发布2022年“揭榜挂帅”榜单任务。该榜单围绕新型激光晶圆切割技术研发、大面积动态X射线成像传感器研发及产业化、商业航天星座集群跨域协同关键技术研究与验证、面向新一代超声诊疗的高性能MEMS换能器芯片关键技术研究、大型盾构超高性能滚刀和常压换刀设备研制及应用、国产化大飞机复杂型腔薄壁机匣的技术攻关、屏蔽X射线与伽玛射线及混合场辐射的亚克力板材制备关键技术、新能源汽车驱动电机用高强无取向电工钢关键技术及产业化应用、高强透明微晶玻璃关键技术研发、植保药物噁草酮绿色创制及产业化项目、玉米耐密抗锈病种质创新技术与新品种选育、大豆“智能不育系”构建与分子育种产业化应用、废旧磷酸铁锂电池全元素综合利用技术与示范、基于生物底盘构建的脂类药物绿色高值化制造关键技术研发与产业化、200kW大功率燃料电池电堆及核心零部件等关键技术开发方面进行支持。对成功揭榜并立项的项目，由安徽省财政采取无偿资助方式，给予发榜方最高1000万元/项配套支持；对符合《支持科技创新若干政策》（皖政〔2017〕52号）规定加大支持的相关区域项目，支持资金上浮20%。榜单任务详情如下：一、新型激光晶圆切割技术研发需求目标：开发基于空间光调制器的激光隐形切割工艺及成套设备。需重点突破的技术难点：1. 高精度气浮平台的研发。系统可达到±1um的重复定位精度，最高可实现3G的加速度，2000mm/s的运动速度。2. 光路涉及实现激光的空间调制。通过GS算法、模拟退火算法等技术，通过对最终需要的激光光斑三维布情况来计算输入相位全息图，实现高效率高品质的全息图计算。3. 切割焦点Z向动态补偿。实现位移传感器和聚焦光轴与划片方向平行安装，位移传感器采集的晶圆面起伏信息传输给纳米电机根据晶圆平面起伏量进行焦点的实时补偿以达到实时动调焦的目的。4. 可变整形光斑控制系统。实现不同宽度的切割，镜片设计，制造指标，镀膜指标，系统精度完全自主可控。5. 光路自动稳定系统研发，确保设备在恶劣环境下可持续的稳定工作。成果形式：基于空间光调制器的激光隐形切割工艺及成套设备。技术指标：二、大面积动态X射线成像传感器研发及产业化需求目标：利用发榜方高性能金属氧化薄膜晶体管半导体器件研发制造平台，研发设计大面积动态X射线成像传感器，建立全套工艺流程，确定完整制程条件，确保该平台后续能够长期稳定生产，且制造成本与非晶硅薄膜晶体管技术条件下的制造成本基本保持一致。成果形式：产出基于碘化铯闪烁体以及金属氧化物薄膜晶体管光学传感基板技术的大面积动态X射线成像传感器。技术指标：尺寸≥43cm×43cm。其中金属氧化物薄膜晶体管器件的电子迁移率≥7cm2/（Vs），TFT漏电流≤10e-14A，TFT器件PBTS≤2V、|NBTIS|≤2V，光量子效率≥70%（550nm）；X射线成像传感器器件空间分辨率≥5lp/mm；实现大面积动态X射线成像传感器产业化生产。三、商业航天星座集群跨域协同关键技术研究与验证需求目标：以大规模低轨遥感星座集群为应用背景，研究与验证商业航天星座集群跨域协同关键技术，实现星座集群的整体协同任务规划、分布式执行和星地资源的统一运控管理、共享。需重点突破的技术难点：1. 基于用户知识画像的需求推理与智能优化；2. 面向星座集群的星地一体化协同技术；3. 基于统一标准的资源服务化封装技术；4. 面向星座集群的跨域协同验证系统。成果形式：1. 构建面向商用星座集群卫星的运控标准规范体系；2. 提出基于用户知识画像的需求推理与智能优化方法，并完成工程化验证；3. 提出面向星座集群的星地一体化协同方法，并完成工程化验证；4. 攻克基于统一标准的资源服务化封装技术，并完成工程化验证；5. 提出面向星座集群的跨域协同任务规划方法，并完成工程化验证；6. 开发涵盖多种载荷、多个星座的卫星数据库一套（包括但不限于轨道参数、姿态限制条件、成像分辨率等参数）；7. 研发面向星座集群的跨域协同任务规划平台系统；8. 研发星座集群统一测运控中心原型验证系统；9. 申请专利和软件著作权10项；10. 培养研究生不少于5人。技术指标：1. 协同能力1)支持星座数：不小于10个（超出国内规划商业星座总数）；2)卫星数量：不小于2000颗(优于美国SpaceX公司Starlink星座卫星在轨总数)；3)支持站网资源数：不小于200个（超出国内商业站网总数）；4)站网资源有效利用率：不小于60%（平均值）。2. 处理能力：集中调度24h内的任务数量100个以上，处理时间小于2min；3. 并发能力：同时接入用户数量10000个以上，支持大众用户并发提报；4. 场景支持：支持常规遥感、应急遥感、灾害遥感、战时等场景，预留扩展与民用卫星、特种卫星的接口；5. 可视化能力：卫星、任务需求、地面站等的2D、3D显示。四、面向新一代超声诊疗的高性能MEMS换能器芯片关键技术研究需求目标：对标国际先进水平的荷兰飞利浦公司的LUMIFY手持式超声诊疗仪器CMUT产品，开展面向新一代超声诊疗的高性能CMUT芯片设计、制造、封装和接口电路关键技术研究，突破低功耗、低成本、高分辨率、三维实时成像等工程化技术，研制出商业化产品，推动智能化便携式、手持式超声诊疗设备应用。需重点突破的技术难点：1. 高性能CMUT多场耦合机理及阵列结构设计技术；2. 兼容CMOS的高密度二维阵列CMUT批量化、高可靠制备技术；3. 良好匹配人体声阻抗的低应力封装与测试技术；4. 低功耗二维阵列CMUT接口电路设计技术。成果形式：1. 高性能CMUT设计技术报告1套；2. 高性能CMUT高可靠工艺设计及制备报告1套；3. 高性能CMUT芯片鉴定文件及实验测试报告1套，产品通过安徽省省级或行业协会鉴定并形成销售；4. 申请专利≥5项，其中申请发明专利3项。技术指标：CMUT阵列数≥8×8；中心频率≥3MHz，分数带宽≥120%(-6dB）；阵元单位面积发射灵敏度≥1.5kPa/V/mm2，接收灵敏度≥10µV/Pa/mm2。五、大型盾构超高性能滚刀和常压换刀设备研制及应用需求目标：开发大型盾构工况用超高性能滚刀和常压换刀设备。需重点突破的技术难点有刀具的设计、刀具材料制备技术、刀具集成制造技术（机械加工、热处理、激光表面处理、焊接、装配、检测）、刀具性能综合评价和常压换刀关键技术等。成果形式：1. 掌握超高性能滚刀和常压换刀设备制备感应加热、激光熔敷等关键技术。2. 申请专利10项，其中发明专利5项，获授权发明专利2项；发表相关中英文学术论文5篇。3. 发布企业标准2项；形成新产品2项，新装置2项，新工艺5项。技术指标：1. 刀圈有梯度硬度变化，整体平均硬度达到50HRC，刀盘表层硬度达到55-65HRC，硬质合金刀尖部分70-80HRC。刀圈芯部吸收功AKU大于20J。2. 研制新型常压换刀设备，攻克常压换刀设备的结构件和密封件长寿命及稳定性技术，实现开关500次仍满足密封要求。3. 研制高强度耐磨闸门，攻克高水压长寿命多层密封技术，设计了导向定位轴套装置，开发超高水压常压下封闭式换刀成套装备，形成更换工艺规程。六、国产化大飞机复杂型腔薄壁机匣的技术攻关需求目标：解决航天发动机轴承座等关键结构零部件整体铸造技术难题，实现国产化大飞机类复杂结构件产品的尺寸精准控制，掌握关键尺寸变形规律，对铸造冶金缺陷的检测和修复的质量得以可控，同时在制造过程中的蜡模、型壳等尺寸和性能得到保证，从而得到完整的工艺参数、工艺流程文件、工艺规范及合格的轴承座零件实物。需重点突破的技术难点：1. 完成高冶金质量铸件浇注工艺研究；2. 完成全尺寸轴承座铸件铸造应力、缺陷及组织调控控制技术研究；3. 轴承座铸件无损检测技术研究；4. 完成快速成型轴承座光敏树脂件、变强度模壳制备工艺研究；5. 轴承座的全尺寸精确控制技术研究；6. 全流程轴承座铸件稳型工装研制；7. 轴承座铸件热等静压工艺研究。成果形式：1. 轴承座铸件浇注系统设计数据文件及工艺规范，根据XXXXX要求汇编；2. 轴承座铸件快速成型光敏树脂模型数据；3. 轴承座铸件无损检测报告；4. 轴承座铸件尺寸检测报告；5. 蜡模模具及定型工装1套；6. 研发过程中产生的专利1份。技术指标：1. 轴承座整体铸造成型，表面无裂纹、凹坑等铸造缺陷；2. 轴承座关键区域采用X射线检测，按XXXXX验收；3. 轴承座关键区域采用荧光检测，3级灵敏度，按XXXXX验收；4. 轴承座铸件尺寸精度满足图纸要求，表面粗糙度Ra=6.3；5. 轴承座铸件的化学成分和力学性能按XXXXX验收；6. 对铸件指定区域进行打压试验，加压到0.1MPa-0.14MPa，零件放入水中，不允许泄露；7.铸件按均匀化+热等静压+固溶热处理状态交付。注：XXXXX为客户验收规范，因涉密所以不能对外公布，揭榜单位在正式揭榜后可与我司联系。签署保密协议后再单独提供。七、屏蔽X射线与伽玛射线及混合场辐射的亚克力板材制备关键技术需求目标：研究屏蔽X射线和γ射线及混合场辐射的亚克力板材制备关键技术，开发一种光学透明度好、质轻性韧，良好加工性能的新型材料。需重点突破的技术难点：防辐射材料的透明度；防辐射材料的铅当量；防辐射材料的光/热/辐照稳定性；X射线/γ射线及混合场辐射防护。成果形式：1. 提供具有防护X射线/γ射线及混合场辐射的亚克力板材样品，厚度为5-8-10-18-22mm等不同规格。2. 供1-2家医疗单位或防辐射应用企业实际应用测试，并提供用户测试报告。3. 申请国家发明专利2项。技术指标：1. 防护X射线铅有机玻璃屏蔽板（以某一种规格举例）铅含量:15%铅当量:0.2mmPb（10mm厚）透光率：≥80%冲击强度：≥1.5KJ/m2拉伸强度：≥30MPa维卡软化点：≥85℃密度：1.4g/cm3 2. 防护γ射线有机玻璃屏蔽版γ射线屏蔽率60%以上，其它指标参考X射线铅有机玻璃屏蔽板，或与应用单位协商。3. 防护X射线/γ射线混合场辐射有机玻璃屏蔽板X射线屏蔽率90%以上，γ射线屏蔽率60%以上，其它指标参考X射线铅有机玻璃屏蔽板，或与应用单位协商。八、新能源汽车驱动电机用高强无取向电工钢关键技术及产业化应用需求目标：新能源汽车驱动电机用无取向电工钢制造及产业化。需重点突破的技术难点：1. 建立新能源汽车驱动电机用无取向电工钢成分体系；2. 形成新能源汽车驱动电机用无取向电工钢生产流程关键技术，保证生产过程顺行，产品质量稳定；3. 建立新能源汽车驱动电机用无取向电工钢综合性能（高强度、低铁损、高磁感）调控机制，保证成品磁性能、力学性能达到理想水平；4. 形成15万吨/年新能源汽车驱动电机用电工钢带示范生产线，并开发5个以上系列化新产品牌号。成果形式：1. 科技成果：开发新能源汽车驱动电机用无取向电工钢5个以上牌号，制定相应标准和规范2-3项。2. 知识产权：发明专利申请数10项，发表论文5篇，技术秘密20项。3. 形成年产15万吨薄规格高牌号电工钢制造示范线。4. 形成技术标准、技术规范2-3项。技术指标：开发5个以上牌号新产品，产品性能达到国际先进水平。典型牌号产品性能达到：AV系列：0.20mm：P1.0/400≤12.0W/kg，B50≥1.61T，ReL≥400MPa，Rm≥490MPa；0.25mm：P1.0/400≤13.0W/kg，B50≥1.61T，ReL≥420MPa，Rm≥490MPa；0.30mm：P1.0/400≤15.0W/kg，B50≥1.62T，ReL≥440MPa，Rm≥510MPa；AHV系列：0.20mm：P1.0/400≤12.0W/kg，B50≥1.64T，ReL≥400MPa，Rm≥490MPa；0.27mm：P1.0/400≤14.0W/kg，B50≥1.64T，ReL≥410MPa，Rm≥490MPa；0.30mm：P1.0/400≤15.0W/kg，B50≥1.65T，ReL≥410MPa，Rm≥500MPa。九、高强透明微晶玻璃关键技术研发需求目标：针对移动终端用盖板玻璃对耐摔、耐刮擦、耐冲击等性能的需求，实现高强透明微晶玻璃的规模化制备。需重点突破的技术难点：1. 研制高强度高透过率微晶玻璃组成配方；2. 微晶玻璃熔制、压延成型技术攻关；3. 解决微晶玻璃的后端加工和应用技术问题。成果形式：实物成果：1.开发高强透明微晶玻璃关键技术和成套工艺装备并成功应用；2.建成移动终端用高强透明微晶玻璃小规模生产线一条；3.满足指定性能指标的高强透明微晶玻璃小批量产品。知识产权：1.申请专利15项，其中发明10项，实用新型5项；2.发表学术论文3篇。技术指标：密度2.4～2.6g/cm3；弹性模量95GPa；强化前硬度700kgf/mm2；强化后硬度750kgf/mm2；断裂韧性≥1.0MPam1/2；膨胀系数70-80（10-7/K）；软化点800（107.6dPaS(℃)）；折射率1.58ND；透光率≥90%；应力层深度≥100μm；跌落情况（实测数据）≥1.8m（180目砂纸(2.5D)）。十、植保药物噁草酮绿色创制及产业化项目需求目标：植保药物噁草酮的经济性、安全性和低碳性工业化开发和生产。需重点突破的技术难点：1. 设计新合成路线，从基础原料出发仅通过4-6步合成原药，并且绕开硝化，氢化，重氮化，氯化亚锡还原，高压强酸（四氯化锡）氢化等高危工艺；2. 每一步反应均不能涉及强酸、强碱、强氧化性等高腐蚀性和高危险性物料；3. 工艺条件温和、能耗低、最大量减少碳的排放；4. 经济性要高，避免使用昂贵且不能回收的试剂和催化剂；5. 使用商业可得或者具有自主知识产权的催化剂，不能受国外厂家的制约；6. 整体合成路线和工艺要达到工业化生产的要求。成果形式：探索开发一种优于现有的噁草酮的技术研究路径和技术实施方案，达到工业生产放大的水平，获得噁草酮生产的新技术新工艺；申请发明专利（WO专利）3项，实用新型6-8项；发表SCI专业论文5-6篇；制定企业标准项4项。技术指标：1. 工艺路线能耗降低40%，三废降低50%；2. 工艺路线官能团转化（化学反应）减少3至6个；3. 新工艺产品含量达到97%以上（噁草酮原药GB/T 22173-2021要求95%）。十一、玉米耐密抗锈病种质创新技术与新品种选需求目标：综合利用基因编辑、EMS诱变、双单倍体育种等现代生物技术，精准定位、高效聚合耐密、抗南方锈病有利基因，打破基因连锁，实现玉米育种技术的重大创新，精准高效创制优良种质资源，培育耐密、抗南方锈病突破性新品种，突破我省及黄淮海区域玉米产量和品质大幅提升的“卡脖子”技术，促进农民增产增收，保障国家粮食安全。需重点突破的技术难题：1. 玉米耐密抗锈病种质高效创制技术；2. 玉米耐密抗锈病优良自交系选育与精准鉴选技术；3. 选育耐密抗锈病突破性玉米新品种；4. 玉米耐密抗锈病新品种适配生产技术集成与示范推广。成果形式：1. 技术成果：快速精准定位耐密、抗南方锈病基因位点，打破玉米耐密、抗南方锈病基因连锁，实现有利基因精准高效聚合，实现玉米育种技术的重大创新与突破。通过精准定位耐密抗锈病基因，结合基因编辑技术和双单倍体育种，打破玉米耐密、抗南方锈病基因连锁，实现有利基因精准高效聚合，逆境穿梭选择，表型精准鉴定，建立精准高效育种技术体系缩短育种周期，将自交系创制鉴选周期由6-7代缩短至1-2代。2. 产品成果：培育出适宜安徽及黄淮海区域的耐密性、抗南方锈病的突破性玉米新品种1-2个，对标国内推广面积最大的先玉335（美国先锋公司）：耐密性提高10%以上，产量提高10%以上，南方锈病抗性由高感提高至高抗；同时大面积生产产量较安徽目前平均单产增加20%以上。技术指标:1. 建立玉米种质高效创制技术1-2项，绿色高效生产技术模式1项；2. 发掘调控耐密、抗锈病的主效基因和遗传位点10-15个；3. 创建20-30份抗锈病能力强，适宜密植的玉米新种质，鉴定优良玉米新组合15-20个，筛选高配合力自交系2-3个；4. 选育目标性状优良的玉米新品种3-5个。其中，国审1-2个；5. 申报专利2-3项，发表论文3-5篇；6. 新品种累计示范推广300万亩，亩增产50公斤，实现粮食增产1.5亿公斤，农民增收3.75亿元以上。十二、大豆“智能不育系”构建与分子育种产业化应用需求目标：大豆“智控不育系”构建与分子育种产业化应用，需重点突破的技术难点：1. 创制高效“智控不育系”，实现细胞核杂交大豆“三系”配套；2. 筛选强优势杂交组合，实现大豆优质、高产协同提升；3. 建立智能育种技术体系，培育突破性大豆新品种；4. 建成智慧化种子生产基地，实现大豆分子育种技术产业化。成果形式：1. 构建可以用于大豆细胞核雄性不育杂交制种的多控智能不育系1-2个。2. 构建生产上大面积应用品种为背景的高产优质协同提高的强优势杂交组合1-2个，新品种比生产上大面积应用品种单产提高15%以上。3. 利用智能不育系选配强优势杂交组合20-30个；培育产量性状有突破性的大豆分子育种新品种（系）1-2个。4. 建成1个智能化杂交大豆制种和种子生产基地，打造现代化分子设计育种平台，确保大豆杂交制种和分子育种技术全链条产业化。技术指标：1. 创制雄性不育系的周期2个大豆生育期；2.“智控不育系”遗传背景依赖性80%，异交种获得率大幅高于大豆天然异交率水平。3. 选育的新品种能较好适应安徽淮河以北气候条件。4. 新种质在产量构成要素和品质指标方面的配合力方面达到国内领先水平。5.“分子设计育种平台”能够有效发挥大豆功能基因组与分子聚合育种的双重作用，系统提升大豆分子育种新产品研发水平，育种新基因、新技术的利用效率提升30%以上。6.“智控不育系”育种体系制种安全系数高，无生物安全风险，制种产量提升20%以上。7. 制种生产基地整体实现水肥一体化管网全覆盖，日常操作机械化率 100%，管理自动化程度60%以上。十三、废旧磷酸铁锂电池全元素综合利用技术与示范 需求目标：研发一套完整的磷酸铁锂电池全元素回收工艺与示范生产线，满足国家对固废无害化处理及资源化相关政策要求。需重点突破的技术难点：1. 废旧磷酸铁锂电池无害化破碎处理研究，包括拆解、梯级利用筛选、新型热解技术、高效分离封装材料和正负极混合材料。正负极材料分离率要求达到96%，其他元素高于95%。热解实现二恶英低排放且尾部废气净化设施满足国家环保标准。2. 优选针对磷酸铁锂电池正负极混合材料优先选择性提锂的化学试剂，在控制杂离子钠、钾的引入量的条件下，保证锂的回收率达到90%以上，明显优于目前行业实际水平，并具有经济实用性。3. 针对液相中的锂，设计环境友好的工艺以及专用结晶器，在不增加环保压力的条件下，制备高值化锂产品。4. 设计的磷酸铁与石墨材料绿色分离技术与工艺。对提锂后的磷酸铁与碳材料，设计绿色分离工艺，得到有经济性的铁、碳产品。成果形式：1. 研发出废旧磷酸铁锂动力电池回收处理技术，实现磷酸铁锂动力电池资源化，锂分离回收效率达到90%以上。实现工业级别废旧磷酸铁锂动力电池资源化再利用，电池全元素回收效率达到或优于行业标准，形成废旧磷酸铁锂电池全元素综合利用工艺包。2. 建立废旧磷酸铁锂动力电池资源化高效回收、年处理量 5000吨示范线1条。3. 发明专利5项、实用新型专利5项；制定企业标准3项，编制行业标准1项；发表高水平学术论文8篇。产品技术指标：1. 建立废旧磷酸铁锂电池全元素回收处理工艺技术解决方案1套。2. 分别设计锂、铁、磷、碳回收工艺，锂分离回收率达到90%以上，铁、磷、碳回收率高于95%。如果无法制备钠、钾高值产品，分离工艺中控制钠、钾元素的加入量低于现有工艺水平。3. 磷酸铁锂动力电池封装材料和正负极混合材料无害化拆解分离处理。铜粉、铝粉纯度≥90%，隔膜纯度≥98%，正负极混合材料回收率≥96%，正负极混合材料纯度≥97%，热解炉二恶英排放量减少80%，且满足粉尘、废气国家排放标准。4. 阐明磷酸体系中铁、锂选择性溶解原则，建立分子尺度的选择性提锂机理；建立针对磷酸铁锂动力电池正负极混合材料优先选择性提锂的示范流程，锂浸出率不低于 95%，金属锂的浓度不低于30g/L。5. 阐明锂沉淀结晶的分子动力学过程，揭示结晶器结构对锂沉淀结晶晶型与纯度的影响关系；设计、制造锂专用沉淀结晶器1台，要求实现结晶、洗涤、过滤一体化，锂结晶收率不低于90%。6. 设计的磷酸铁与石墨碳材料绿色分离技术与工艺流程1个。对提锂后的磷酸铁与碳材料，设计绿色分离工艺，得到有经济性的铁、碳产品。十四、基于生物底盘构建的脂类药物绿色高值化制造关键技术研发与产业化需求目标：在现有苦胆、脑干等原料基础上，拓展动物血液、禽类胆汁等动物副产物原料来源，建立脂类药物高质量高效绿色合成技术体系，实现脂类药物绿色高值化制造。同时，突破畜禽屠宰加工副产物功能脂质特色资源高值化利用的技术瓶颈，并系列化开发畜用产品。需重点突破的技术难点：1. 构建生物底盘解决共表达多催化酶、辅酶NADP+再生和底物转运的不适配问题；2. 构建生物底盘解决利用相对廉价中间体合成高价值的胆固醇和鹅去氧胆酸脂质药物；3. 基于构建的生物底盘所形成的合成细胞工厂，开展发酵和分离关键技术的研发。成果形式：1. 生物底盘成果与技术指标针对脂类药物合成存在的专一突出问题（比如合成酶催化和内源NADPH合成的平衡），开发目标底盘微生物的高效遗传操作系统，整合特定功能元件，构建2-3套具备解决专一突出问题，且基因编辑高效稳定的特殊微生物底盘细胞，并在脂类药物进行产业化转化应用，申请发明专利2项。2. 脂类药物成果形式及产品质量技术指标脂类药物成果形式是完成胆红素、胆固醇和熊去氧胆酸产品中试，制定3个工艺文件包；申请专利6项，其中发明专利3项。产品技术指标：1. 胆红素质量指标：1）含量：≥98%（HPLC）；2）重金属：≤10ppm。技术指标1）胆红素水解酶及水解率：猪胆汁水解时间 2-4h，水解率 ≥99%（游离胆红素/结合型胆红素×100%）；2）胆红素产品收率：≥0.06%。2. 胆固醇质量指标1）含量：≥95%（HPLC）；2）熔点：147-150℃；3）炽灼残渣：≤0.1%；4）醇溶度：澄清不得产生沉淀或浑浊。技术指标1）胆固醇的转化：底物的浓度 5%-10%，转化时间≤8h，转化率≥99%；2）胆固醇的纯化：纯化所用试剂为常规试剂；总收率≥90%，质量满足质量指标。3. 熊去氧胆酸质量指标：1）含量：≥98.5%（HPLC）；2）熔点：200-204℃；3）炽灼残渣：≤0.2%；4）杂质：猪去氧胆酸不得检出，鹅去氧胆酸≤0.2%，总杂≤1.0%。技术指标1）鹅去氧胆酸氧化为7K：底物鹅去氧胆酸的浓度5%-10%，转化时间≤8h，转化率≥99%；2）7K还原为熊去氧胆酸：底物7K的浓度5%-10%，转化时间≤8h，转化率≥99%；3）熊去氧胆酸的纯化：纯化所用试剂为常规试剂，不用硅试剂；总收率≥90%，质量满足质量指标。十五、200kW大功率燃料电池电堆及核心零部件等关键技术开发需求目标：本项目旨在开发具有高比功率、单堆功率大于200kW燃料电池电堆及关键核心技术，解决核心部件“卡脖子”问题，包括高性能膜电极技术、强化传质流场技术、导电耐腐蚀薄金属双极板技术、电堆组装与一致性技术、环境适应性技术、量产工艺与制造技术。成果形式：开发出电堆比功率大于5.0kW/L，单堆功率大于200kW的燃料电池电堆产品。申请国家发明专利10项。产品技术指标：1. 燃料电池电堆1）电堆产品主要技术指标：电堆额定功率≥200kW；功率密度≥5.0kW/L；环境适应性：低温储存启动温度≤-30℃；耐久性≥10000h（基于国家标准加速评价方法）；2）开展产业化制造关键工艺技术研发，并实现以下技术指标：通过生产线组装200kW电堆，装配对齐公差±0.1mm，进行一致性验证，电压方差≤10mV；装配单堆200kW级燃料电池系统，进行整车、船舶或电站验证；2. 膜电极1）膜电极产品主要技术指标：膜电极Pt用量≤0.25g/kW；功率密度≥1.4W/cm2；无损反极连续运行时间≥200min；耐久性≥20000h（基于国家标准加速评价方法）；2）基于卷对卷涂布工艺的关键技术研发（CCM匹配软碳纸），验证膜电极设计的可制造性和一致性，并实现以下技术指标：膜电极性能一致性：±10mV@1.5A/cm2；涂布浆料稳定性：≥24h；催化剂涂层干膜厚度下限：≤2μm；催化剂涂层干膜厚度上限：≥20μm；CCM厚度均一性：≤±1μm；3. 金属双极板1）产品主要技术指标：双极板厚度≤1mm；接触电阻≤10mΩcm2；腐蚀电流≤1μA/cm2；设计耐久性≥15000h；开展金属极板表面处理技术或免镀膜材料研究；2）金属极板产业化制造关键工艺技术研发，验证膜电极设计的可制造性和一致性，并实现以下技术指标：完成超精密金属单极板冲压模具开发，成型尺寸精度≤±0.015mm；金属双极板平整度≤2mm。

【重点摘要】由国家可再生能源实验室(NREL)的研究团队发表如何从校准实验室的角度来衡量钙钛矿基单片多接面太阳能电池的性能。对钙钛矿多接面太阳能电池进行精确的标准测试条件（STC）测量至关重要，但具有挑战性。提出了优化的测量方法，能够实现精确的性能特征化。标准化、与生产相关的量化协议持续进步是实现商业可行性的关键。【研究背景】钙钛矿多接面太阳能电池（PVSK MJs）在与硅能源电池结合时已经取得了显著的功率转换效率提升，效率超过30％。这些高效率是在标准测试条件（STC）下报告的，以便进行比较。准确的多接面太阳能电池在STC下的性能测量至关重要，但比单接面器件更加复杂，需要进行光谱模拟并限制每个子电池。需要谨慎的方法，因为快捷方式可能导致误导性的效率评级。【研究结果】提出的钙钛矿多接面太阳能电池的优化测量方法能够在标准测试条件下准确地表征电流-电压曲线和效率评级。通过调整模拟光谱和平衡每个子电池的电流，可以避免与快捷方法相比的误导性能评级。正在开发的高通量测量程序展示了减少测试时间一个数量级而不影响准确性。进一步改进加速测试协议并在研究团队间标准化方法可以促进持续的效率提升。在标准条件下准确评估效率仍然对评估新型多接面结构中的损失机制至关重要。【研究方法】准确测量PVSK MJ性能需要具有光谱可调的太阳模拟器来调节照射在器件上的光谱。测量过程包括确定每个子电池的光谱响应，调整模拟器光谱以实现电流匹配，并在STC下测量IV曲线和功率输出。讨论了在无法使用光谱模拟器时的常见错误和准确性评估方法。【结论】准确的标准测试条件（STC）下的钙钛矿基多接面太阳能电池测量需要具有光谱可调的太阳模拟器。优化的定量方法包括确定每个子电池的光谱响应，调整模拟器光谱以实现电流匹配，并在STC下精确测量功率输出。随着钙钛矿子电池的串联太阳能电池快速发展，防止误导性效率评级的需求使准确的标准测试量化变得更加迫切。最近更新的IEC 60904-1-1要求对于多接面测量中使用的模拟器提出了严格的规范，包括可调输出光谱范围为300-1700nm，符合AM1.5G标准，平均光谱不匹配率低于6％（A++等级）。这种最先进的设备克服了以往双源系统的可靠性问题。Enlitech的SS-PST利用创新的单氙弧灯基础的光谱控制，独特地满足这些新一代标准。Enlitech SS-PST在400-1100nm波长范围内的光谱偏差为11.2％，在300-1200nm范围内为13.1％。300-1700nm的输出光谱可以满足AM1.5G光谱的要求，平均光谱不匹配率低于6％（IEC 60904-9：2020）。输出光谱可调。校准设施采用这些先进工具有望有助于保持使用校准设备的各组报告性能值之间的一致性。朝着负担得起且标准化的定量技术取得进展是促进高效率多接面概念转化为具有商业竞争力的光伏产品的重要基础。可靠的准确测量消除了最终制造规模扩大和部署具有超越传统技术效率潜力的钙钛矿串联结构的障碍。Figure S1.左图：随着钙钛矿/Si串联电池顶部钙钛矿结构的辐照变化，VMPP、IMPP和ISC的变化。右图：二接面电池的示意IV曲线及其组成部分结构，其中顶部结构限制了电流。图S2. 左图：双结钙钛矿/钙钛矿电池的光电流-电压曲线。右图：顶部钙钛矿结构的辐照变化与双结钙钛矿/钙钛矿串联电池的VMPP、IMPP和ISC的关系。

中国科学技术大学教授徐集贤团队与合作者，针对钙钛矿太阳电池中长期普遍存在的“钝化-传输”矛盾问题，提出了命名为PIC(porous insulator contact，多孔绝缘接触)的新型结构和突破方案，基于严格的模型仿真和实验给出了PIC方案的设计原理和概念验证，实现了p-i-n反式结构器件稳态认证效率的世界纪录，并在多种基底和钙钛矿组分中展现了普遍的适用性。2月17日，相关研究成果以《通过一种多孔绝缘接触减少钙钛矿太阳电池中的非辐射复合》(Reducing nonradiative recombination in perovskite solar cells with a porous insulator contact)为题，发表在《科学》(Science)上。“钝化-传输”矛盾问题在光电子器件中(如太阳电池、发光二极管、光电探测器等)普遍存在。为了减少半导体表面的非辐射复合损失，需要覆盖钝化层来减少半导体表面缺陷密度。这些钝化材料的导电率一般较低，增加其厚度会增强钝化效果，但同时导致电流传输受限。由于这个矛盾，目前这些超薄钝化层的厚度需要极为精确的控制在几个甚至一个纳米内(nm，十亿分之一米)，载流子通过遂穿效应等厚度敏感方式进行传输，对于低成本的大面积生产不利。钙钛矿太阳电池技术近些年引起广泛关注，主要器件类型包括钙钛矿单结、晶硅-钙钛矿叠层、全钙钛矿叠层电池等，有望在传统晶硅太阳电池之外提供新的低成本高效率光伏方案。钙钛矿电池中，异质结接触问题带来的非辐射复合损失已被普遍证明是主要的性能限制因素。由于“钝化-传输”矛盾问题的存在，超薄钝化层纳米级别的厚度变化均会引起填充因子和电流密度的降低。因此，各类钙钛矿器件亟需一种新型的接触结构能够在提高性能的同时大幅减少钝化厚度的敏感性。科研团队经过长期思考和大量实验探索，提炼出这种PIC接触结构方案(图1)。该研究的主要思想是不依赖传统纳米级钝化层和遂穿传输，而直接使用百纳米级厚度的多孔绝缘层，迫使载流子通过局部开孔区域进行传输，同时降低接触面积。研究团队的半导体器件建模计算揭示了这种PIC结构周期应与钙钛矿载流子传输长度匹配的关键设计原理。PIC方案与晶硅太阳能电池领域的局部接触技术有异曲同工之妙，然而，不同的是，钙钛矿中的载流子扩散长度较单晶硅要短很多，从毫米级别大幅减小到微米甚至更短，这要求PIC的尺寸和结构周期要在百纳米级别。传统的晶硅局部接触工艺不能直接满足这种精度要求，而使用高精度微纳加工技术在制备面积和成本方面存在不足。面对这一挑战，科研人员巧妙地利用纳米片的尺寸效应，通过PIC生长方式从常规“层+岛”(Stranski-Krastanov)模式向“岛状”(Volmer-Weber)模式的转变，采用低温低成本的溶液法实现了这种纳米结构的制备(图2)。研究在叠层器件中广泛使用的p-i-n反式结构中开展了PIC方案的验证，首次实现了空穴界面复合速度从~60cm/s下降至10cm/s(图3)以及25.5%的单结最高效率(p-i-n结构稳态认证效率纪录24.7%)(图4)。这种性能的大幅改善在多种带隙和组分的钙钛矿中均普遍存在，展现了PIC广阔的应用前景。另外，PIC结构在多种疏水性基底均实现了钙钛矿成膜覆盖率和结晶质量的提高(载流子体相寿命大幅提升)，对于大面积扩大化制备颇有意义。值得注意的是，PIC方案具有普遍性，可进一步在不同器件结构和不同界面中推广拓展；模拟计算指出目前实验实现的PIC覆盖面积未达到其设计潜力，可进一步优化获得更大的性能提升。研究工作得到国家自然科学基金、科技部、合肥综合性国家科学中心能源研究院、中国科大碳中和研究院、上海同步辐射光源等的支持。美国科罗拉多大学博德分校科研人员参与研究。

【科学背景】金属氧化物薄膜是大多数电子设备中的关键材料，因其在透明导体、气体传感器、半导体、绝缘体和钝化层等应用中的重要性而成为了研究热点。然而，传统的金属氧化物薄膜制备方法通常需要高温和缓慢的真空工艺，这在实际应用中存在制备成本高、生产效率低的问题。此外，传统方法往往会在膜表面留下液体残留物或形成不均匀的薄膜，这对器件的性能和稳定性造成了挑战。为了解决这些问题，美国北卡罗来纳州立大学Michael Dickey教授联合韩国浦项科技大学Unyong Jeong教授合作提出了一种新的方法，通过在室温下利用熔融金属的弯月面在基底上进行打印，来制备大面积均匀的本征氧化物薄膜。该方法利用液体不稳定性使氧化物从金属中轻柔地分离，从而形成无液体残留的均匀薄膜。此外，打印的氧化物薄膜具有金属间层，使其导电性显著提高，并且能够与蒸发的金形成良好的润湿，克服了传统方法中金属岛屿的粘附性差的问题。最终，这种超薄（10纳米）的导体薄膜能够被制成柔性电路，具有透明性、机械强度和电气稳定性，即使在高温条件下也能保持优异的性能。【科学亮点】1. 实验首次利用熔融金属的脱湿行为在室温下大面积连续打印了超薄（10纳米）的本征氧化物薄膜。通过在目标基底上移动充满液态金属的打印头，氧化物通过弯月面的液体不稳定性从金属中轻柔地分离，形成均匀的薄膜，且无液体残留。2. 实验通过在氧化物薄膜上蒸发微量金属（如Au或Cu），实现了氧化物导电性的稳定。由于刚打印的氧化物具有金属特性，蒸发金属能够有效润湿薄膜，并且与薄膜良好结合，避免了传统氧化物表面形成不连续的金属岛屿。【科学图文】图1： 使用液态金属的原生氧化物打印工艺。图2：印刷过程的机理和印刷条件。图3：用于超薄透明柔性电路板的原生氧化物环境印刷。图4: 超薄透明电极表征。图5: 图案化超薄透明电路线演示。【科学启迪】这项工作展示了一种可靠且连续的方法，可以在室温条件下利用镓液态金属（Ga LM）的脱湿行为打印大面积且均匀的超薄（10 nm）本征氧化物薄膜。这种脱湿诱导的氧化物印刷技术也可以通过改变液态金属的组成来打印铝氧化物（AlOx）和铟氧化物（InOx）。我们的研究发现，刚打印的GaOx具有高导电性，但由于进一步氧化，导电性会逐渐降低为绝缘性。然而，通过在氧化物薄膜上蒸发少量的次级金属（Au或Cu），可以稳定氧化物的导电性。由于刚打印的GaOx具有金属特性，蒸发的金属容易“润湿”薄膜，导致其融入到薄膜中。这些金属装饰的氧化物薄膜具有高度的透明性，且电导率、热学和机械稳定性都很优秀。在室温下跨大面积打印如此薄且耐用的氧化物和导体，应该对创建透明导体、电路以及其他柔性电子器件，以及屏障涂层（20）、光电材料和忆阻器等应用具有重要意义。参考文献：Minsik Kong et al. ,Ambient printing of native oxides for ultrathin transparent flexible circuit boards.Science385,731-737(2024).DOI:10.1126/science.adp3299

顶尖团队的选择在2023年7月10日出版的《纳米-微米快报》期刊上，北京理工大学材料科学与工程学院的研究人员在陈棋教授和陈煜教授的带领下，发表了一项有关提高钙钛矿太阳能电池稳定性的研究。该研究集中于通过改进空穴传输层的胶凝性能来提高太阳能电池的性能和寿命。这项研究提出了一种新的方法，通过使用对苯二甲酸（TA）修饰spiro-OMeTAD空穴传输层（HTL），形成凝胶状结构，从而提高钙钛矿太阳能电池（PSCs）的性能和稳定性。将TA添加到spiro-OMeTAD中会形成一种黄色透明的凝胶状聚合物网络，称为poly(TA)。HTL的凝胶化有效地提高了所得HTL的紧密性，并防止水分和氧气的渗透。此外，TA能够使钙钛矿缺陷被钝化，并促进从钙钛矿层到HTL的电荷传输。研究团队制备的基于凝胶化HTL的优化PSCs表现出PCE (22.52%)的高的转换效率和良好的器件稳定性。凝胶化的HTL还可以防止LiTFSI盐的聚集，并在潮湿条件下保持高导电性。研究团队开发的凝胶化HTL的PSCs，在25°C下连续照射1000小时后仍保持其初始PCE的85%，在25°C环境空气中连续照射2500小时后保持其初始PCE的92%。凝胶化HTL策略也应用于PTAA，并观察到类似的湿度稳定性改进。这些研究团队获得的发现为改进基于spiro-OMeTAD的HTL以实现高效稳定的PSCs提供了简单且有前景的策略。空穴传输层（HTL）。HTL是一种薄膜，有助于从钙钛矿层中提取正电荷（空穴）到电极。常用的HTL材料是spiro-OMeTAD，它具有良好的空穴迁移率和与钙钛矿材料的兼容性。然而，spiro-OMeTAD也存在一些缺点，如其原始状态下的导电性差和对湿度的敏感性。为了克服这些问题，通常会在spiro-OMeTAD中掺杂锂盐，例如LiTFSI，以提高其导电性并降低其能级。然而，掺杂锂盐也会引入新的问题，如由于LiTFSI的吸湿性导致HTL和钙钛矿层的降解，以及由于Li+离子的迁移导致J-V滞后现象的形成。因此，研究团队一直在探索各种改善HTL性能和稳定性的策略，例如开发新的HTL材料，使用替代掺杂剂，以及优化掺杂方法。在本文中，研究团队将回顾该领域最近的一些进展，并讨论其优点和局限性。材料：本文中的实验采用商业获得并按原样使用的材料，例如碘化铯（CsI，99.9％，Sigma-Aldrich）、碘化铅（PbI2，Xi’an Polymer Light Technology）、氯化甲基铵（MACl，Xi’an Polymer Light Technology）以及用于电荷传输层的材料（SnO2（15 wt％胶体分散液，Alfa）、2,2′,7,7′-四[N,N-二-4-甲氧基苯基]胺基]-9,9′-二苯并螺[5,5′-二(苯并)二噁咯]（spiro-OMeTAD，Xi’an Polymer Light Technology）、三氟甲磺酰亚胺锂盐（LiTFSI，99.95％，Sigma-Aldrich）、硫辛酸（TA，99％，Sigma-Aldrich））。使用的溶剂包括氯苯（CB，Sigma-Aldrich，99.9％）、N,N-二甲基甲酰胺（DMF，99.99％，Sigma-Aldrich）、二甲基亚砜（DMSO，99.5％，Sigma-Aldrich）、异丙醇（99.99％，Sigma-Aldrich）、乙腈（ACN，99.95％，Sigma-Aldrich）和tBP（99.9％，Sigma-Aldrich）。此外，氟甲酸铵（FAI，Dyesol）在购买后进行了进一步纯化。器件制备：研究团队将ITO基底用超纯水、丙酮和乙醇在超声系统中清洗30分钟。然后，用N2气干燥并经过UV-O3处理30分钟，以提高其润湿性。在基底上以4000 rpm的速度旋涂一层致密的SnO2层，并在150°C下热处理30分钟。在沉积钙钛矿薄膜之前，基底暴露于紫外光10分钟。对于PbI2前体，研究团队将PbI2和CsI溶解在DMF:DMSO的混合溶剂中，并在70°C下搅拌5小时。有机阳离子前体通过将FAI和MACl溶解在异丙醇中制备。两个溶液均经过0.22 μm的PTFE过滤器过滤。采用两步法制备钙钛矿薄膜：首先旋涂PbI2前体，然后是有机阳离子前体。在150°C下热处理10分钟后，旋涂空穴传输层（HTL）在钙钛矿薄膜上。使用了两种类型的HTL前体。对于参考HTL，使用了CB中的spiro-OMeTAD、TBP和LiTFSI的溶液。对于目标HTL，将TA加入到参考HTL溶液中。经过过夜氧化后，沉积了100 nm厚的Au膜作为背接触。使用金属阴影掩模定义了器件面积为0.0805 cm2。表征：研究团队使用Anton Paar仪器（Physica MCR 301，德国）进行了poly(TA)的流变学测量，采用平行板几何形状。应变扫描测量在25°C下进行，角应变范围为0.1至2500％，频率为0.5 Hz。温度扫描测量在25至100°C之间进行，应变为1％，频率为0.5 Hz。傅里叶变换红外光谱（FTIR）采用Magna-IR 750（Nicolet，美国）进行。采用Bruker AVANCE III 300 MHz NMR Spectrometer获得1H NMR光谱。使用Al Kα辐射采集了XPS数据的Axis Ultra XPS光谱仪（Kratos，英国）。使用Hitachi Regulus 8230进行了SEM成像。使用带有PRUM-TNIR-D-10探头的Bruker Dimension Icon IR进行了纳米FTIR实验。ToF–SIMS测量采用PHI NanoTOF II仪器（ULVAC-PHI，Inc.）与30 keV Bi+脉冲主离子束。使用UV–vis漫反射光谱仪（UV–vis DRS，日本Hitachi UH4150）获取了UV–vis吸收光谱。使用具有470 nm脉冲激光和基于galvo的扫描仪的激光扫描共焦显微镜（Enlitech，SPCM-1000）用于2D PL映射。使用带有Cu Kα辐射的Bruker D8 Advanced获得XRD数据。使用FLS1000（Edinburgh Instruments Ltd）和450 W的Xe灯进行了稳态PL和TRPL测量。使用源表（Keithley 2400）和AM1.5G光照从1000 W m-2太阳模拟器（SS-F5-3A，Enlitech）评估了PSC的光伏性能。J-V扫描以50 mV s-1的扫描速度在正向和反向方向进行。使用Enli Technology（中国台湾）EQE测量系统记录EQE曲线。校准的硅二极管用作EQE测量的参考。结果和讨论空穴传输层（HTL）的凝胶化TA是一种天然存在的小分子，具有疏水的1,2-二硫代璘和烷基链基团，以及亲水的羧酸基团。TA的结构包括动态共价二硫化键和非共价氢键，使其成为形成稳健连续网络的潜在交联剂。当TA溶解在氯苯中，并加入LiTFSI，它会发生凝胶化，形成一种黄色透明的凝胶状聚合物网络，称为poly(TA)。研究团队进行了流变学测量，研究了凝胶化行为。应变扫描测试显示，在约340％的振荡应变幅值处，凝胶向溶胶转变。在这个临界应变以下，凝胶网络保持稳定，但在存储模量（G’）和损耗模量（G"）交叉点附近的340％处发生失效。通过流变分析观察到，凝胶在50°C以上发生可逆的固态到液态转变。这种超分子聚合物在温度升高或被水稀释时会转变为黏稠的聚合物溶液。通过增加单体溶液的浓度或加入Fe3+，Pb2+，Zn2+和Ca2+等金属离子，可以提高凝胶的转变温度。FTIR分析证实了TA与LiTFSI之间的强相互作用，导致交联结构的形成。TA的添加促进了空穴传输层（HTL）前体溶液中凝胶的形成。如甲酸或乙醇等溶剂可以溶解凝胶，使研究团队能够在钙钛矿上制备HTL薄膜。与参考HTL相比，带有TA的凝胶HTL表现出了改善的薄膜形貌。SEM和AFM分析显示凝胶HTL薄膜具有均匀且致密的表面，表明TA在提高薄膜质量方面起到了作用。AFM-IR确认了凝胶HTL薄膜中TA的空间分布。a TA 交联聚合的示意图。 b TA聚合的图片。 c 应变扫描时聚 (TA) 凝胶的储能模量 (G’) 和损耗模量 (G")。 d TA（红色）、LiTFSI 和 TA 混合物（蓝色）、LiTFSI（黄色）的 FTIR 光谱。 e spiro-OMeTAD 和掺杂 TA 薄膜的 spiro-OMeTAD 的扫描电子显微镜 (SEM) 图像。 f 目标薄膜的 AFM 图像和 g 相应的纳米 FTIR 图像。红外频率为 1693 cm–1 的纳米 FTIR（与 TA 的 C&thinsp =&thinsp O 伸缩吸收共振）提高湿度稳定性研究团队使用ToF-SIMS映射评估了凝胶HTL薄膜中添加TA的成分分布。观察到在高湿度条件下，参考薄膜表面明显出现LiTFSI的聚集，而带有凝胶HTL的目标薄膜显示出减轻的LiTFSI聚集。这表明在高湿度条件下，凝胶HTL更加坚固。发现TA与LiTFSI之间的相互作用能够延缓Li的聚集。AFM-IR和深度剖面ToF-SIMS测量进一步证实了凝胶化在防止LiTFSI聚集和迁移方面的有效性。还研究了凝胶HTL策略对钙钛矿薄膜湿度稳定性的影响。将覆有HTL的钙钛矿薄膜在湿润空气中老化，并监测UV-vis吸收光谱。参考薄膜在暴露于湿润空气后显示出吸光度的急剧下降，而目标薄膜显示出微不足道的变化。XRD测量证实参考薄膜分解为PbI2和光不活性的δ相，而目标薄膜显示出延缓的α向δ相转变。经过老化的薄膜的PL映射显示，与参考薄膜相比，目标薄膜具有更窄的波长范围，表明其稳定性更好。凝胶HTL策略也适用于PTAA，观察到了类似的湿度稳定性改进。接触角测量表明，与参考薄膜相比，凝胶HTL薄膜的吸湿性降低。这些发现表明，使用凝胶HTL覆盖的钙钛矿薄膜的湿度稳定性得到了显著改善。a 参考膜和 b 目标膜在 25°C、85-90% 的高相对湿度下老化 200 小时之前和之后的 Li+ 的 2D ToF-SIMS 元素图。 c 参考钙钛矿薄膜和目标钙钛矿薄膜在 700–850 nm 处随时间变化的紫外可见吸收光谱。 d 参考膜和目标膜在 750 nm 处的归一化吸收。参考文献的 e PL 峰位置图和统计图。 f 目标薄膜在 25°C、85–90% 的高相对湿度下老化 500 小时之前和之后设备性能和稳定性的提高：研究团队研究了凝胶空穴传输层（HTL）对器件的光电性能和稳定性的影响。使用ITO/SnO2/钙钛矿/ spiro-OMeTAD(TA)/Au的n-i-p型平面太阳能电池结构来评估光伏性能。使用研究团队开发的凝胶HTL的目标器件显示出较高的平均光电转换效率（PCE），为20.22%，而参考器件为18.11%。它们还显示出改善的重复性和HTL薄膜的致密性。最佳目标器件的PCE达到22.52%，其VOC、JSC和FF的值较参考器件更高。研究团队开发的目标器件的稳定性显著提高，在暴露于环境大气条件（RH约30-60%）下2500小时后，保留了92%的初始PCE。相比之下，参考器件在1000小时后只保留了60%。未封装的目标器件在高湿度（85-90%）下也显示出良好的稳定性，在1000小时后保留了85%，而参考器件在530小时后只保留了75%。此外，目标器件在持续LED照明1000小时后保持了超过85%的初始PCE，而参考器件仅保持约40%。这些结果证实了凝胶HTL策略显著改善了太阳能电池的长期稳定性。a PSC 的结构以及钙钛矿和凝胶 HTL 之间的界面。 b 参考设备和目标设备的 PCE 统计分布。孔径面积为 0.0805&thinsp cm2 的最佳性能目标器件的 c J-V 曲线。 d 参考器件和目标器件的 EQE 曲线及其综合 JSC 曲线。 e 最大功率点附近偏置电压 (1.00 V) 对应的稳定功率输出数据。在 MPP 条件下 f ≈30–50% RH、g 85–90% RH 和 h 连续照明下参考器件和目标器件的归一化 PCE 演变提高光伏性能：为了理解凝胶空穴传输层（HTL）器件中增强的效率和稳定性的原因，研究团队研究了spiro-OMeTAD和凝胶HTL薄膜的电导率。与纯净的spiro-OMeTAD相比，凝胶HTL中TA的存在显著提高了电导率。这种增强归因于TA中S原子的强电负性，促进了spiro-OMeTAD的氧化。稳态光致发光（PL）和时间分辨光致发光（TRPL）光谱表明，凝胶HTL促进了光生空穴在钙钛矿/spiro-OMeTAD界面的传输和提取。光电压与光伏性能改善的关系与PL和TRPL测量结果一致。综上所述，研究团队通过改进空穴传输层（HTL）的胶凝性能，提高了钙钛矿太阳能电池（PSCs）的性能和稳定性。他们使用对苯二甲酸（TA）修饰的spiro-OMeTAD HTL形成了凝胶状结构，防止了水分和氧气的渗透，并促进了电荷传输。研究团队开发的凝胶HTL策略显著提高了钙钛矿太阳能电池的转换效率和稳定性，为实现高效稳定的太阳能电池提供了有前景的策略。a ITO/spiro-OMeTAD/Au 和掺杂 TA/Au 电阻器件的 ITO/spiro-OMeTAD 的 I-V 曲线。 b 使用 HTL 的参考钙钛矿薄膜和目标钙钛矿薄膜的 PL 曲线。 c 使用 HTL 的参考钙钛矿薄膜和目标钙钛矿薄膜的 TRPL 衰减曲线。请注意，具有 HTL 的样品的 TRPL 和 PL 是在短路时测量的。钙钛矿和钙钛矿/TA 薄膜的 Pb 4f 的 d XPS 谱。 TA 和含 PbI2 粉末的 TA 的 e FTIR 光谱。 f 使用 HTL 的参考钙钛矿薄膜和目标钙钛矿薄膜的 TRPL 衰减曲线。请注意，具有 HTL 的样品的 TRPL 是在开路条件下测量的