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。
文章概述本文针对钙钛矿/硅叠层太阳能电池中关键连接层——透明导电氧化物的功函数匹配问题展开研究。为解决这一矛盾,该文章通过反应等离子体沉积技术,调控氧气与氩气的流量比,成功制备出具有梯度功函数的双层IWO中间层。图d的模拟结果与图e至h的实验性能参数统计高度吻合,共同验证了梯度功函数中间层设计的有效性,显著提升了器件的填充因子和最终转换效率。
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。
11月7日,黑晶光电(中山)有限公司年产250MW钙钛矿晶硅叠层电池片及35万件(套)组件新建项目获中山市生态环境局受理。
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。
近年来,硅异质结技术因其卓越的钝化效果,成为冲击效率极限的明星。结果显示,天合光能的SHJ电池在VOC×FF这一核心乘积项上具有明显优势,且其宣称的高效率有着极高的电池-组件转换比率作为坚实支撑,结论更具说服力。文章最后展望,基于目前近乎完美的钝化水平和低电阻损失,硅异质结前背接触技术是逼近29.4%理论极限的最有希望的载体。
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。
Wu 等人设计了并合成了开壳层的两种双自由基SAMs:RS-1 和 RS-2,其中RS-2额外引入甲氧基增强与钙钛矿的相互作用,RS-1 和 RS-2平面共轭的给体-受体结构,可以促进电子离域与双自由基态形成,通过引入空间位阻基团,提高了分子稳定性和溶液可加工性。