电池

论文总览针对钙钛矿/硅叠层太阳能电池中钙钛矿/电子传输层界面存在的非辐射复合与离子迁移等关键性能瓶颈，卡尔斯鲁厄理工学院UlrichW.Paetzold团队提出了一种创新的AlOX/PDAI2双层钝化策略。相关成果以"InterfacialDesignStrategiesforStableandHigh-performancePerovskite/SiliconTandemSolarCellsonIndustrialSiliconcells"为题发表在NatureCommunications期刊上。图文分析LiF钝化下器件的性能损失机制：图1a展示了研究的钙钛矿/硅叠层太阳能电池器件结构。器件性能与稳定性验证：图4a的损失分析表明双层钝化将钙钛矿/ETL界面的VOC损失从125mV降至9mV，传输电阻导致的FF损失从4.2%降至2.1%。

钙钛矿材料因其优异的光电特性——如可调的直接带隙和长载流子扩散长度——成为叠层太阳能电池结构中理想的吸收层。在全钙钛矿叠层电池中，宽带隙与窄带隙子电池的集成能够更高效地利用太阳光谱，认证效率已高达30.1%。宽带隙钙钛矿易发生光致相分离和深能级缺陷形成，而窄带隙钙钛矿则易受Sn氧化和异步结晶缺陷的影响。因此，实现耐用的全钙钛矿叠层电池需全面理解影响宽窄带隙吸收层的降解机制。

3D/2D异质结中的能带失配是导致该类钙钛矿太阳能电池发生非辐射复合的重要原因之一。研究发现，负偶极层可有效消除3D/2D异质结的能带失配，加速电子跨界面传输。最终，实现了超过25%的高效且稳定的转换效率，是目前采用直接沉积2D钙钛矿的3D/2D双层堆叠电池中性能最高的之一。本工作为推动3D/2D异质结钙钛矿电池技术提供了有效的能带管理策略。

自组装分子作为空穴选择层在钙钛矿太阳能电池中取得了巨大成功。然而，有效调控杂化自组装分子在氧化铟锡衬底上的吸附构型仍具挑战，这直接影响其取向与均匀性。增强埋底界面质量与电荷传输：BSCA共组装诱导的垂直排列促进更致密、均匀的SAM覆盖，提升钙钛矿结晶质量，加快电荷提取并有效抑制非辐射复合。

在连接顶層与中间钙钛矿结时，我们优化了沉积在原子层沉积氧化锡上的金纳米颗粒尺寸，以实现最佳欧姆接触并最小化光学损失。应用上述策略后，1cm三结电池实现了第三方验证的反向扫描功率转换效率27.06%，开路电压达3.16V。放大至16cm器件，其认证稳态效率为23.3%。通过去除甲铵并在钙钛矿体中引入铷以及使用哌嗪-1,4-二氯化物表面层，器件寿命也得到提升。封装的1cm电池在最大功率点持续运行407小时后仍保持95%的初始效率，并通过了IEC61215热循环测试。

此外，锂螯合作用固定了水分子，减缓了湿气侵入。结构优化与性能提升：Li螯合使π–π堆积距离缩短，聚合物结晶度提高，空穴迁移率显著增强，器件效率从11.8%提升至13.7%。

减少钙钛矿/电子传输层界面的非辐射复合是实现高性能稳定钙钛矿/硅叠层太阳能电池的关键挑战。本研究分析了能量损失，并设计了双层钝化策略以提升叠层电池的性能与耐久性。实验结果表明，该双层钝化策略可精确调控钙钛矿能级排列、降低缺陷密度并抑制界面非辐射复合。采用AlO/PDAI处理的单片式钙钛矿/硅叠层太阳能电池，在使用基于QCELLSQ.ANTUM技术制备的工业硅底电池上，实现了31.6%的光电转换效率。

DCTP在甲苯、氯苯和氯仿等低极性溶剂中具有良好的溶解性，且不会损伤钙钛矿表面。经氯苯加工的DCTP中间层能充分钝化钙钛矿表面缺陷，并优化钙钛矿/空穴传输层界面的能级排列。结果表明，DCTP处理的器件实现了26.07%的冠军光电转换效率，且重现性优异，而参比器件效率为24.28%。

钙钛矿材料中高度能量无序导致严重的载流子非辐射复合，直接影响光伏器件的能量损失。目前，对钙钛矿太阳能电池中能量无序的调控及其与开路电压损失之间的关联尚不明确。本研究华侨大学吴季怀、北京大学朱瑞和西北工业大学涂用广等人通过原位NH生成调控钙钛矿结晶过程，提升了其能量有序度。最终，我们获得了乌尔巴赫能量低至23.7meV的高质量钙钛矿薄膜。

相态均匀的自组装分子是推动p-i-n型钙钛矿太阳能电池规模化制备的关键路径。然而，在提升SAMs热稳定性的同时实现其相态均匀性仍是一大挑战。飞行时间二次离子质谱与X射线光电子能谱进一步揭示了Ph-BC2PA在热老化条件下优异的形貌稳定性。文章亮点二聚SAMs设计实现高均匀性与强锚定：通过苯基/噻吩基桥联构建二聚SAMs，有效抑制分子聚集，形成均匀致密的空穴传输层，并显著增强在ITO表面的锚定能。