Nat Commun:效率突破30%!复合中间复合层的高效钙钛矿/Cu(In,Ga)Se₂串联太阳能电池

来源:知光谷发布时间:2025-12-11 11:48:07

单片钙钛矿/Cu(In,Ga)Se₂(CIGS)串联太阳能电池在串联构型中具有独特优势,包括理想的带隙配对、全薄膜结构、优异的抗辐射能力和出色的稳定性。然而,其效率与稳定性仍面临挑战,尤其是在连接两个子电池的中间复合层(IRL)方面。

本研究武汉大学李建民、王胜、龚俊波和肖旭东等人通过开发一种由Al:ZnO/Au/NiOx/[4-(7H-二苯并[c,g]咔唑-7-基)丁基]膦酸(4PADCB)组成的复合结构IRL,有效解决了上述问题。该混合NiOx/4PADCB空穴传输层增强了界面缺陷钝化、优化了能带对齐并提升了少数载流子提取效率,而超薄Au层则显著提高了多数载流子的复合速率。经过优化设计的串联器件在0.51 cm²面积上实现了28.04%的转换效率,在0.15 cm²面积上更是达到30.71%(经外部机构验证为30.1%),并具备80.9%的极高填充因子,同时表现出优异的光稳定性和热稳定性。

这项工作使单片钙钛矿/CIGS串联电池与领先的钙钛矿/硅(34.9%)和钙钛矿/钙钛矿(30.1%)技术相媲美,为下一代光伏技术提供了可扩展、多功能的框架。

研究亮点:

  1. 效率突破:研制出效率超过30%的单片钙钛矿/CIGS串联太阳能电池(小面积30.71%,大面积28.04%),创造了该体系的新纪录,显著缩小了与钙钛矿/硅串联电池的效率差距。
  2. 复合中间层设计:创新性地构建了AZO/Au/NiOx/4PADCB复合中间复合层,兼具缺陷钝化、能带调控与高效载流子复合功能,解决了长期困扰该体系的界面复合与漏电问题。
  3. 高稳定性:器件在光、热条件下均表现出优异的稳定性,未封装器件在氮气中室温存储6600小时后仍保持98.7%的初始效率,为其实际应用奠定了基础。

Li, W., Zhang, J., Zeng, L. et al. Efficient perovskite/Cu(In,Ga)Se2 tandem solar cells with a composite intermediate recombination layer. Nat Commun (2025).

https://doi.org/10.1038/s41467-025-67350-y

责任编辑:wanqin
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