电池太阳能

文章概述本研究报道了一种新型的钙钛矿-硅串联太阳能电池结构，通过在工业纹理硅基底上构建类似冰山的金字塔形貌，实现了33.15%的认证转换效率。该研究为工业兼容的高效稳定钙钛矿-硅串联太阳能电池提供了新思路。SEM图像显示，传统ITS基底上钙钛矿无法完全覆盖金字塔尖端，而SiOx填充形成的"冰山式"结构使钙钛矿获得类似平面基底的均匀沉积。这些结果证实SiOx填充强化了金字塔谷底的界面质量，有效提升了器件稳定性。

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和硫氰酸胍，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。最终，1.67eV的钙钛矿太阳能电池实现了1.284V的开路电压和23.29%的功率转换效率，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1.913V，稳态PCE为31.37%，为高效稳定的叠层光伏技术提供了新路径。

具有可调带隙的宽带隙(WBG，≥1.60 eV)混合卤化物钙钛矿对于推进叠层光伏(PV)至关重要。然而，宽带隙钙钛矿太阳能电池性能损失严重，通常直接与卤离子迁移(HIM)有关。虽然抑制卤离子迁移的策略改善了器件性能，但卤离子迁移与器件性能之间的潜在关系仍然模糊且存在争议。

浙江大学和浙江爱光太阳能科技的研究人员解释说，虽然钙钛矿-硅叠层光伏电池很有吸引力，但实现利用金字塔尺寸大于 2 μm 的工业纹理硅 (ITS) 的高效叠层架构仍然是一项重大挑战。这种纹理表面使后续空穴选择层沉积的均匀覆盖和钙钛矿的高质量沉积变得复杂，最终导致叠层器件的显著接触损耗。

研究人员设计了一种钙钛矿结晶动力学调控模板，通过同步引入 SCN⁻和挥发性 NH₄⁺配体，实现了钙钛矿的快速成核与晶体生长抑制。由此制备出的高质量钙钛矿薄膜具有更大的晶粒尺寸、更优异的结晶度、有序的表面形貌以及得到补偿的残余应变。值得注意的是，在钙钛矿薄膜的埋层界面检测到的残留 SCN⁻配体还倾向于充当界面钝化剂。

计算与实验分析表明：偕胺肟的氨基（-NH2）、羟基（─OH）和亚胺基（─C═N）可协同配位Pb2+调控结晶过程，而吡啶单元通过卤素-氮（halogen–N）配位有效键合碘分子（I2）以抑制碘相关缺陷。相较于2-PyA和4-PyA，间位取代的3-PyA因空间位阻效应更小且吸电子能力更弱，表现出更显著的相互作用。

解决钙钛矿太阳能电池的效率和长期稳定性限制源于晶体缺陷以及界面能级错位，中国研究人员设计了双二硫化物作为钙钛矿和电子传输层界面处的多功能界面改性剂。频闪散射显微镜显示，SF处理薄膜具有优异的长期载流子动力学，在环境空气中2000小时后仍保留其初始最大载流子扩散系数的~86%，远远超过参考器件。值得注意的是，在环境储存三个月后，SF改性钙钛矿薄膜的平均载流子扩散系数比对照组高出约3倍，强调钙钛矿薄膜质量的增强。

公开的湿热实验结果表明，电池和组件的性能在进行湿热实验后存在严重退化，TOPCon电池的正面金属化效果是影响退化程度的主要因素。对照组试样性能保持稳定，表明高温高湿的湿热环境本身不会引起TOPCon电池性能退化。这些试验结果表面镀铜能够有效缓解湿热环境下NaCl引起的电池性能退化。这表明在湿热实验过程中，离子可能会通过金属孔隙扩散，并引发与TOPCon电池正面金属浆料中的银、玻璃料和添加剂的潜在电化学反应。

钙钛矿/空穴传输层界面的合理分子设计提供了一种抑制CsPbI3-xBrx基钙钛矿太阳能电池中非辐射复合的可行策略。然而，用单一分子修饰剂同时实现高效的缺陷钝化和快速的电荷提取仍然具有挑战性。优化后的器件实现了22.49%的功率转换效率，这是迄今为止此类钙钛矿太阳能电池的最高报道值。这项研究提供了一种有前景的分子工程方法，可通过界面改性来增强无机钙钛矿太阳能电池的性能和耐久性。

两亲性分子OTAB在3DCsFAMA钙钛矿薄膜上形成自组装层，增强器件性能和长期稳定性。OTAB还提高了表面光滑度、薄膜均匀性，并促进了表面晶体取向。此外，OTAB中的溴离子有效地钝化了缺陷，从而抑制了离子迁移并减轻了非辐射复合。因此，基于OTAB的器件表现出卓越的性能，实现了22.61%的功率转换效率，短路电流密度为25.36mA/cm2，开路电压为1.10V，填充因子为81.36%。