新方案可提高硅太阳能电池效率

我们揭示了掺杂机制，并证明此类掺杂剂可将钙钛矿/OSC异质结处的空穴提取效率提升45%。使用金属茂盐掺杂剂的钙钛矿/OSC光活性层，相比使用传统LiTFSI基掺杂剂的薄膜，对湿气诱导降解的耐受性显著增强。显著增强器件界面稳定性与空穴提取金属茂盐掺杂剂及其反应副产物中性二茂铁能有效钝化钙钛矿表面，诱导能带弯曲并形成表面杂化态，从而提升空穴提取效率。

尽管单结钙钛矿太阳能电池的光电转换效率已突破27%，其商业化进程仍受限于长期运行稳定性的瓶颈。然而，即便在隔绝水与氧等外界应力的条件下，钙钛矿太阳能电池的寿命仍显著短于硅基器件。研究组设计并开发了一系列含乙二醇醚侧链的离子液体，以协同提升钙钛矿太阳能电池的效率与稳定性。该离子液体优先富集于钙钛矿底部，可显著抑制碘化铅的聚集及空隙的形成。

印度的一个研究团队研究了基于室温工艺制备的非晶铟锌高导电透明电极在钙钛矿太阳能电池中的应用，这些器件可用于叠层和建筑集成光伏应用。其中包括在钙钛矿太阳能电池的后部透明电极中使用a-IZO。事实上，原型机的效率超过了基于c-ITO器件的15.84%功率转换效率。

在Y系列有机太阳能电池中，调控活性层在干燥过程中的形貌对于同时实现高效率与高耐久性至关重要。这些结果确立了物理状态编程的ISR添加剂作为一条通用路径，可协同优化OSCs的效率与稳定性，并为可扩展、无残留的形貌控制提供了机理指导。同时大幅提升效率与稳定性：mDF通过优化结晶动力学、收紧π-π堆积、增大相干长度并编程有利的垂直相分离，将PM6:L8-BO器件效率提升至19.28%，并将高温光照下的运行稳定性大幅延长至477小时。

论文概览活性层形貌的精确调控是推动有机太阳能电池走向实际应用的关键。结论展望本研究提出了一种基于主链衍生结晶模板的通用形貌调控策略，通过设计小分子BDD-C6与DTBT-C6，成功实现活性层垂直相分布、结晶性与相纯度的协同优化，显著提升激子利用与电荷传输效率，最终在多个二元体系中实现20%以上的高效率并具备优异厚膜兼容性。该策略为高性能、可规模化制备的有机太阳能电池提供了新的材料设计与形貌工程思路。

钙钛矿-晶硅叠层太阳能电池兼具高效率与低成本的优势，具有巨大的发展潜力。近期，《自然》杂志同时发表的两项柔性钙钛矿-晶硅叠层太阳能电池的研究，报道了该方向效率及稳定性的重大进展。图1.使用双缓冲层氧化锡的柔性钙钛矿/硅叠层太阳能电池，性能分析及各项参数对比。最终研制出的柔性钙钛矿-晶硅叠层电池效率高达33.6%，开路电压达到2.015V。

中国制造商表示，该叠层电池采用双缓冲层策略开发，既提升了界面粘附力，又保持了高效的电荷提取。图片来源：隆基中国光伏组件制造商隆基宣布，其1平方厘米柔性钙钛矿-硅叠层太阳能电池实现了33.35%的功率转换效率。在标准照明条件下测试时，1cm串联电池效率为33.35%，开路电压为1.996V，短路电流密度为19.77mA/cm2，填充因子为84.5%。

近日，韩国经济财政部长具允哲宣布一项336亿韩元的《超级创新经济战略项目第三次推广计划》，计划拨款帮助韩国本土光伏行业商业化钙钛矿/晶硅叠层太阳能电池技术，旨在摆脱中国在传统晶硅光伏领域的主导，通过下一代光伏技术扭转市场局势。此外，韩国政府还于9月成立“光伏研发规划组”，汇聚来自产业、学术界、研究机构和政府的专家，打造叠层电池产业链，重点推动钙钛矿/叠层电池的产业化。

宽带隙钙钛矿材料对叠层太阳能电池至关重要，但富Br软晶格可能引发严重的离子聚集与迁移，显著损害器件效率与稳定性。由此，晶体质量提升的钙钛矿薄膜表现出更高的离子迁移能垒和增强的界面载流子提取能力。这些协同效应使单结钙钛矿太阳能电池效率高达23.24%，单片钙钛矿/硅叠层电池效率达30.16%，并在热、湿、光应力下展现出优异的稳定性。

首次明确指出并证实了“惰性”的FTO基底在操作应力下会发生离子扩散，是导致钙钛矿太阳能电池性能衰减的关键但被长期忽视的退化途径。CPD下降表明样品的功函数增加了,功函数增加通常意味着费米能级向下移动更靠近价带。图4.c为碘的信号从钙钛矿层向下方的SnO2和FTO层中渗透。

通过进一步分析，科学家发现水平排列的PMEAI抑制了Pb和I空位的缺陷，并诱导钙钛矿/C60界面内建电场的反转，从而最大限度地减少界面复合损失。他们解释说，界面电场被PMEAI反转，从C60指向钙钛矿，显著加速电子提取并抑制复合，从而突破了钝化层对电流密度和填充因子的传统限制。电池在65摄氏度下1500小时后，仍保持97%的初始效率。