钙钛矿/CIGS薄膜叠层太阳能电池为轻量化和低成本光伏技术提供了一种有前景的解决方案。然而，其长期运行稳定性不足阻碍了实际应用。
本研究北京低碳清洁能源钟大龙、北京理工大学陈棋和姜岩等人发现，沉积在平滑CIGS基底上的钙钛矿薄膜存在拉伸应力，这会削弱键合作用、诱发化学结构不稳定、降低缺陷形成能和离子迁移活化能，从而影响叠层器件在光热应力下的长期运行。具有波纹状表面形貌的粗糙CIGS基底可有效缓解有害的拉伸应力，从而提升钙钛矿薄膜的光热耐受性和光电性能。单片钙钛矿/CIGS叠层器件实现了超过28%的认证稳定效率，并在全光谱AM 1.5G光照下最大功率点跟踪测试中表现出显著延长的T₉₀寿命（1123小时）。
此外，这些器件在60°C高温和N₂氛围手套箱中的热循环测试（室温至65°C）中也表现出增强的运行稳定性。本研究强调了互联接触工程在提升钙钛矿基器件长期稳定性中的关键作用。
文章亮点
- 应力调控机制：首次系统揭示了CIGS基底表面粗糙度对钙钛矿薄膜残余应力的影响机制，粗糙基底（H-R）使钙钛矿拉伸应力降低84.3%，显著提升薄膜光热稳定性。
- 稳定性突破：基于粗糙CIGS的钙钛矿/CIGS叠层电池在未封装条件下实现1123小时的T₉₀寿命，是平滑基底器件的2.8倍，且在60°C高温和热循环测试中表现优异。
- 效率与稳定性兼得：叠层器件认证稳定效率达28.02%，是目前报道的最高效率之一，同时兼具卓越的运行稳定性，为推动钙钛矿/CIGS叠层电池商业化提供关键技术路径。
Perovskite/CIGS Tandem Solar Cells with over 1000 h Operational Stability through Interconnection Stress Relief
Fengtao Pei, Shuping Lin, Jiahong Tang, Xingye Huang, Yu Han, Qi Sun, Shiju Lin, Hao Wang, Zhongyang Zhang, Xinmeng Zhuang, Kailin Li, Cheng Zhu, Yihua Chen, Tinglu Song, Teng Cheng, Yuanyuan Cui, Ying Zhang, Huiqing Hou, Wentao Zhou, Yuze Lin, Boyan Li, Shaoxin Hong, Huanping Zhou, Xueyun Wang, Yuanyuan Zhou, Dalong Zhong, Qi Chen, and Yan Jiang
Journal of the American Chemical Society Article ASAP
DOI: 10.1021/jacs.5c13264
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.5c13264
