张丽萍&余桢华&柯维俊&方国家EES：31.37%！高效稳定的铅卤钙钛矿/硅叠层太阳能电池的底部定向沉积钙钛矿异质结

来源：知光谷发布时间：2025-08-18 09:00:32

钙钛矿/硅（PSC/Si）叠层太阳能电池是实现高效光伏技术的重要方向，但宽禁带（WBG）钙钛矿仍面临电荷传输性能差、相分离及在纹理化硅表面覆盖性差等挑战。

本研究中国科学院张丽萍，武汉大学余桢华、柯维俊和方国家等人通过在WBG钙钛矿前驱体中引入3,3-二氟吡咯烷盐酸盐（DFPHCl）和硫氰酸胍（GASCN），设计了一种底部定向沉积的一维钙钛矿组装体，构建了异质结结构。DFPHCl凭借与氧化铟锡（ITO）的强结合力，将过量碘化铅（PbI₂）转化为定向沉积的一维钙钛矿（DFP）₂PbIₓCl₄₋ₓ，从而优化了能带对齐并提升了运行稳定性。同时，GASCN作为结晶促进剂，进一步调控了（100）晶向的生长。

_{最终，1.67 eV的钙钛矿太阳能电池实现了1.284 V的开路电压（VOC）和23.29%的功率转换效率（PCE），在持续光照983小时后仍保持初始性能的90%。优化后的叠层器件VOC达到1.913 V，稳态PCE为31.37%，为高效稳定的叠层光伏技术提供了新路径。}

文章亮点：

定向沉积一维钙钛矿异质结：通过DFPHCl与ITO的强结合力，在钙钛矿底部界面定向沉积一维（DFP）₂PbIₓCl₄₋ₓ，有效消除有害的PbI₂残留，同时提升电荷传输和稳定性。
双添加剂协同优化：GASCN作为结晶促进剂，显著提升钙钛矿晶体的（100）取向生长和晶粒尺寸，而Cl⁻抑制卤化物相分离，实现高质量薄膜制备。
高效稳定叠层器件：单结电池效率达23.29%，叠层器件效率突破31.37%，并在长时间光照下保持优异稳定性，为商业化应用奠定基础。