柔性钙钛矿基叠层太阳能电池具有成本低、重量轻、便于携带和整合等优点，在能量收集方面具有巨大的应用潜力，其中柔性钙钛矿/单晶硅叠层太阳能电池在实现高效率方面尤其有希望。然而，柔性钙钛矿/单晶硅叠层太阳能电池的性能仍然存在很大的差距，由于在同时实现有效的光生载流子传输和可靠的残余应力缓解方面的挑战。
基于此，电子科技大学刘明侦等人揭示了钙钛矿相均匀性的关键作用，用于实现高效和机械稳定的柔性钙钛矿/c-硅异质结单片叠层太阳能电池(PST)通过确保高的相均匀性，这促进了在纹理化衬底上的金字塔的所有面上的电荷转移并释放了钙钛矿/c-硅界面处的残余应力，展示了弯曲曲率为0.44 cm-1的柔性PST，和认证的功率转换效率为29.88%(稳态29.2%，1.04 cm 2孔径面积)，超过所有其他类型的柔性钙钛矿基光伏器件。该研究结果可以导致广泛的应用和商业化的柔性钙钛矿/c-硅串联光伏器件。该论文近期以“Flexible perovskite/silicon monolithic tandem solar cells approaching 30% efficiency”为题发表在顶级期刊Nature Communications上。
研究亮点：
钙钛矿相位均匀性：通过确保钙钛矿相位的高均匀性，促进电荷传输并释放界面残余应力。
效率提升：柔性钙钛矿/硅单片叠层太阳能电池实现了29.88%的认证功率转换效率。
稳定性增强：电池在连续照射1200小时后仍能保持85.3%以上的初始效率。
研究内容：
该研究专注于通过控制钙钛矿材料的结晶过程来提高柔性钙钛矿/硅单片叠层太阳能电池的性能。科研团队通过精确控制钙钛矿材料的结晶条件，优化了材料的电子结构和界面特性，从而提高了电荷传输效率和电池的整体性能。
研究意义：
性能提升：这项工作提供了一种通过控制钙钛矿材料的结晶过程来提高太阳能电池效率和稳定性的新方法。
推动产业化进程：这种钙钛矿相位均匀性技术为钙钛矿太阳能电池的商业化和大规模生产提供了新的可能性，有助于推动绿色能源技术的广泛应用和可持续发展。
科学贡献：该研究为理解和设计高效率、高稳定性的钙钛矿太阳能电池提供了新的视角，对于钙钛矿太阳能电池领域的科学进步具有重要贡献。
图文信息
图1. 柔性PST的示意图。a柔性PST的结构示意图。B柔性叠层太阳能电池的数字照片。c柔性织构化c-Si异质结底部电池上钙钛矿的合成过程的示意图。
图2. 制绒硅衬底上钙钛矿相均匀性及其对载流子传输影响的研究a、B从对照钙钛矿a和目标钙钛矿B的相应正方形收集的高分辨率TEM图像(Perov.)膜，分别从顶部和底部表面的20个点的c PL发射，d钙钛矿的计算形成能。e真实的-时间原位CLSM.f通过HTL. g 3D c-AFM图像的提取效应直接观察对照和目标膜的PL淬灭(5 × 5 μm，电流)的样品的结构为c-Si/ITO/NiOx/2PACz/Perov./C60. h的钙钛矿薄膜的能带排列示意图。
图3. 在机械耐久性测试之前/之后织构化衬底上的钙钛矿膜的膜形态。a-d分别在2000次弯曲循环之前和之后(a，B)在柔性织构化硅衬底上的对照和目标钙钛矿的顶视图SEM图像。e，f，在2000次弯曲循环之前在柔性织构化硅衬底上的e对照和f目标钙钛矿的横截面SEM图像。g，h在2000次弯曲循环之后，柔性织构化硅衬底上的g对照和h靶钙钛矿的横截面FIB-SEM图像。
图4. 柔性PST的器件性能。a柔性串联器件的艺术家示意图。B控制和目标器件的J-V曲线和PV参数。单结硅太阳能电池和钙钛矿太阳能电池的器件性能在补充图12中示出，13. c稳定-说明冠军目标器件的PCE和电流密度。d目标器件的EQE图。e国家测量和测试研究所的独立性能认证技术. f柔性PST在N2环境中连续暴露于一次阳光下1000 h后的标准化功率输出演变。g用于三点弯曲测试的Discovery动态力学分析仪(DMA)850的照片。h，i柔性串联器械的弯曲测试，h不同弯曲半径，i不同弯曲循环次数，弯曲半径为3.2 cm。
总之，该研究结果提供了一个深入的调查相均匀性的柔性钙钛矿/c-Si单片叠层太阳能电池，并提出了一个有前途的路径，进一步推动柔性光伏技术的应用。
器件制备
器件制备
Ag/ITO/a-Si(p)/a-Si(i)/n-Si/a-Si(i)/aSi(n)/ITO/HTL/Perovskite/C60/
SnO2/IZO/Ag/LiF
柔性硅基底，在0.37 Pa、25 ℃和90 W功率下，将空穴传输NiOx层RF溅射在织构化硅的表面上10 min。NiOx层的最终厚度为30 nm。2PACz 1 mg/mL于乙醇，3000rpm 30s旋涂，100 ℃退火10 min；
2. 钙钛矿膜使用蒸气/溶液混合两步法沉积，其中PbI 2和CsBr以10：1的速率共蒸发至350 nm的厚度。将FAI/FABr（MABr）的混合物以61/20（15）mg/mL的浓度溶解在乙醇中+5 mg/ml的MACl，5%湿度空气中4000rpm 30s旋涂，随后在环境空气中在150 ℃和75%RH下退火30分钟。对照钙钛矿的最终组成为CsxFAyMA 1-（x+y）Pb（I，Br）3（0<x + y < 1），目标钙钛矿的钙钛矿为CsxFA 1-xPb（I，Br）3（0<x < 1）。3. 蒸镀20 nm C60，ALD 10nm SnO2; 4. 在25 ℃下通过直流（DC）溅射沉积120 nm的氧化铟锌（IZO）膜。使用荫罩将600 nm厚的Ag栅格热蒸发到前表面上，随后，还将200 nm厚的Ag栅格蒸发到后表面上。最终，蒸发厚度为100 nm的LiF纳米层。
