钙钛矿/硅叠层太阳能电池有望突破Shockley–Queisser极限，但在具有2–4 μm金字塔结构的工业全绒面硅上实现溶液法制钙钛矿薄膜的完全覆盖仍具挑战。
本研究西安交通大学杨冠军、北卡罗来纳大学教堂山分校黄劲松和西安交通大学陈波等人通过在全绒面硅上喷涂氧化铝颗粒，构建了超亲水性粗糙表面，既增强了湿膜覆盖性，又提供了引导成核位点。尽管超亲水性有助于润湿，但仅凭此仍无法实现钙钛矿对金字塔结构的完全覆盖。除润湿性提升外，氧化铝颗粒通过降低成核势垒并抑制谷底优先成核，促进了颗粒修饰位点的均匀成核，从而实现钙钛矿在金字塔结构上的近保形沉积。此外，氧化铝颗粒还降低了非辐射复合，延长了载流子寿命。
基于该方法，我们在全绒面硅上通过一步溶液法制备的钙钛矿/硅叠层电池实现了32.74%的光电转换效率。该策略为钙钛矿与硅光伏的高性能叠层器件集成提供了可行路径。
文章亮点：
- 创新表面修饰策略：通过喷涂氧化铝颗粒构建超亲水粗糙表面，同步提升润湿性与成核均匀性，解决了钙钛矿在全绒面硅上难以完全覆盖的难题。
- 双重作用机制：氧化铝颗粒不仅增强湿膜在金字塔尖端的覆盖，还通过降低局部形态角（β）显著降低成核势垒，引导均匀成核，抑制谷底优先生长。
- 高效器件性能：在全绒面硅上实现了一步溶液法钙钛矿沉积，制备出效率高达32.74%的钙钛矿/硅叠层电池，且该方法兼容多种空穴传输层与沉积工艺，具备良好的可扩展性。
Liu, N., Zhang, G., Wei, M. et al. Particle decoration enables solution-processed perovskite integration with fully-textured silicon for efficient tandem solar cells. Nat Commun 16, 9435 (2025).
https://doi.org/10.1038/s41467-025-64546-0
