叠层太阳能电池

一项发表于《自然》杂志的研究，通过创新的“双缓冲层”设计，成功制备出效率高达33.4%、可反复弯折4.3万次的柔性叠层太阳能电池，为可穿戴能源、建筑一体化光伏等领域带来革命性突破。

本研究阿卜杜拉国王科技大学StefaanDeWolf、苏州大学杨新波和张晓宏等人报道了一种认证效率达33.6%的柔性钙钛矿/晶体硅叠层太阳能电池，并实现了2.015V的开路电压记录，性能媲美刚性器件。然而，在反复的环境应力循环中产生的机械应力，仍然是柔性钙钛矿/硅叠层太阳能电池面临的关键挑战，容易导致界面剥离与器件性能衰减。

本研究针对钙钛矿/硅叠层太阳能电池的填充因子瓶颈，中国科学院新疆理化技术研究所刘家凯、中国科学院上海微系统所刘正新、刘文柱和张丽萍等人提出基于双梯度钨掺杂氧化铟中间层的创新方案。实验采用反应等离子体沉积技术，通过精确调控氧氩流量比，成功制备出具有梯度功函数的双IWO中间层。进一步优化IWO表面化学，增强了与MeO-4PACz空穴传输层的锚定作用，使钙钛矿层结晶质量显著提升，最终实现31.91%的认证效率。

为了克服这些限制，联合研究团队通过应用真空沉积技术生产了均匀的钙钛矿薄膜。通过将其与HDHyundaiEnergySolutions拥有的高效异质结硅电池集成，他们在干式沉积叠层结构中实现了28.7%的效率。

来自北京理工大学、北京怀柔实验室和其他中国学术机构的研究人员研究了沉积在平滑铜铟镓硒化物衬底上的钙钛矿薄膜，从而提高了叠层太阳能电池的性能和稳定性。该团队的方法将钙钛矿材料的独特优势与CIGS衬底的强大稳定性和成熟技术相结合。这项工作强调了需要详细的界面工程来释放钙钛矿器件的全部潜力，并可能加速基于这些先进材料的新太阳能技术的采用。

透明导电氧化物作为钙钛矿太阳能电池的基底，长期以来被认为具有良好稳定性，因此其对器件寿命的影响常被忽视。蒸发的钇有效锚定了FTO中的部分晶格氧，防止元素解离。此外，YO在粗糙FTO表面实现了保形沉积，提高了界面粘附能，建立了有效的离子扩散和载流子非辐射复合损失屏障。该策略显著增强了PSC的结构完整性，大幅提升了操作稳定性。

更重要的是，由于钙钛矿体相的本征特性，这种电子积累效应延伸至整个钙钛矿吸收层，使其平均电子浓度提升约40倍，从而大幅增强了电子电导率，降低了传输损失。Figure4展示了最终器件的卓越性能和稳定性。

而引入DCl层后，PLQY和QFLS值大幅恢复，证明DCl有效抑制了C60诱导的复合损失。未经极化时，DCl处理的单结钙钛矿电池效率从19.0%提升至21.9%（图a），大面积器件效率达21.0%（图b）。在钙钛矿/硅叠层电池中，DCl处理使效率从28.4%提升至30.5%，经极化后进一步达到31.1%的认证效率。

同时，偶极钝化有效减轻了叠层器件互连层引入的NBG子电池的接触损耗，在全钙钛矿串联太阳能电池中表现出创纪录的30.6%的PCE。这标志着多晶薄膜太阳能电池的效率首次超过30%。