钙钛矿研究从单一添加剂转向多功能化学

两性离子作为多功能添加剂

两性离子是同时带正电荷和负电荷的中性分子。综述称，这种双重电荷的作用不止于钝化缺陷。

综述称，一个分子单元可以同时完成缺陷钝化、结晶调控和界面能级调节，作者认为传统的路易斯酸/碱钝化剂和单一离子添加剂做不到这一点。这一点很重要，因为钙钛矿电池仍会因缺陷损失效率，并在高温高湿下退化，所以每种添加剂都必须同时改善性能和耐久性。报道的效率仍停留在实验室规模。已发表的结果中没有出现商用组件的寿命，也没有制造良率。

综述称，甜菜碱型两性离子研究得最充分。在锡钙钛矿中，氨基酸L-天冬酰胺将电池效率从10.54%提升到13.31%。

甲脒亚磺酸使宽带隙器件达到22.06%。作者称，这些机制的有效性取决于分子结构、化合物的引入方式以及它在器件中的位置。他们补充说，液态两性离子可能解决溶解性差的问题。

自动化与盐类添加剂瞄准薄膜形成

在大阪大学，研究人员搭建了一个自动化平台，实时观察钙钛矿薄膜的形成过程。它在亚秒时间尺度上测量颜色变化，并在几毫秒内分辨反溶剂液滴的运动和撞击。Asia Research News于11月2日报道称，该系统发表在ACS Nano上，将上述测量与机器学习结合。团队随后用这些分析指导制备了一种铅基器件，功率转换效率达到24.4%。

“我们希望超越试错，测量薄膜在实际形成过程中发生了什么，”第一作者Ryosuke Kado说。

另外，阿贡国家实验室的研究人员使用两种盐，溴化锌和氯化甲铵，降低钙钛矿前驱体的熔点。薄膜短暂液化，然后原子重新排列成更均匀的结构。Nanowerk于10月30日报道称，该方法发表在Science上，制出的太阳能电池效率为26.5%，LED的外量子效率为26.1%。“近十年来，缺陷一直是钙钛矿的瓶颈，”研究作者Yanqi Luo说。

稳定性引入除锂步骤

稳定性是问题的另一半。韩国能源研究院的科学家用氧化镍将锂离子从空穴传输层中抽出，再通过过滤去除，pv magazine于10月27日报道。冠军电池效率达到25.24%，在连续运行500小时后保持了初始效率的90%以上。在85 C和85%相对湿度的湿热测试中，它保持了95%。该工艺能在不到五秒内氧化spiro-OMeTAD，无需添加剂tBP，空穴传输层的电导率提高了2.5倍。

效率差距依然存在

并非所有结果都落在同一区间。Bioengineer.org于10月26日报道了一种铯锡碘电池，经过模型指导的重新设计后达到10.76%，而未优化的对照器件为8.98%。锡钙钛矿避免了铅，但在空气中会氧化，这使它们一直落后于铅基对手。

全钙钛矿叠层器件走得更远。Bioengineer.org于10月30日报道，这类器件的实际器件已达到30.1%，理论最大值接近45%。

华中科技大学的一项模拟研究预测，采用锯齿形前界面和埋入式界面的叠层电池可达31.13%，比平面基线提高3.41%，Bioengineer.org于10月30日报道。模拟不是器件。两个数字之间的差距，正是商业论证仍然停留的地方。