钙钛矿叠层效率

记者12日从南京工业大学获悉，由中国科学院院士、柔性电子全国重点实验室主任黄维领衔的科研团队成功构建全钙钛矿叠层发光二极管器件，并创新性地提出利用层间光子循环效应来提升钙钛矿LED的光提取效率，使钙钛矿叠层LED的外量子效率突破45%，再次刷新该领域世界纪录，这为开发高性能钙钛矿LED开辟了全新的途径。然而，当前叠层钙钛矿LED的外量子效率仍不足10%，甚至远低于单结器件，严重制约其商业化进程。

记者12日从南京工业大学获悉，由中国科学院院士、柔性电子全国重点实验室主任黄维领衔的科研团队，成功构建全钙钛矿叠层发光二极管器件，并创新性地提出利用层间光子循环效应来提升钙钛矿LED的光提取效率，使钙钛矿叠层LED的外量子效率突破45%，刷新该领域世界纪录，为开发高性能钙钛矿LED开辟了全新途径。然而，当前叠层钙钛矿LED的外量子效率仍不足10%，甚至远低于单结器件，严重制约其商业化进程。

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。

近日，南京大学朱鹏臣助理教授/朱嘉教授团队联合香港理工大学殷骏教授以及大连理工大学王敏焕教授提出了一种创新方法，即引入苯甲脒盐酸盐（BMCl）以增强晶格相互作用，来解决钙钛矿薄膜垂直方向上应力不均匀的问题，基于这种方法的钙钛矿单结（1.67 eV）和4端（4T）钙钛矿/硅叠层器件分别实现了23.5%（认证22.9%）和创纪录的33.4%的功率转换效率。值得一提的是，4T叠层器件在户外运行48天无效率衰减，展示出卓越的户外运行稳定性，这项工作为钙钛矿电池的商业化提供了一种有前景的策略。

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。

科学家们制造了一种孔径面积为0.50cm2的半透明CsPbI3器件，该器件包含MAM缓冲层和具有边缘钝化功能的TOPCon底部电池。相应的4TCsPbI3/TOPCon叠层太阳能电池的效率达到了26.55%。研究人员表示，这项工作为半透明CsPbI3钙钛矿太阳能电的MAM夹层结构缓冲层建立了一种通用策略，从小尺寸到大尺寸，也适用于叠层太阳能电池。

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。

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%。

尽管超亲水性有助于润湿，但仅凭此仍无法实现钙钛矿对金字塔结构的完全覆盖。该策略为钙钛矿与硅光伏的高性能叠层器件集成提供了可行路径。高效器件性能：在全绒面硅上实现了一步溶液法钙钛矿沉积，制备出效率高达32.74%的钙钛矿/硅叠层电池，且该方法兼容多种空穴传输层与沉积工艺，具备良好的可扩展性。

实验结果证实，双层钝化策略能够精确调节钙钛矿的能级对齐，降低缺陷密度，并抑制界面非辐射复合。结合AlOx/PDAI2处理的整体钙钛矿/硅叠层太阳能电池实现了31.6%的光电转换效率，使用的是采用QCELLSQ.ANTUM技术制造的工业硅底电池。基于这一研究方法，研究人员提出了一种针对钙钛矿/硅叠层太阳能电池特定挑战的双层钝化策略。通过利用AlOx和PDAI2的互补优势，双层钝化策略同时解决了能量损失和稳定性的问题，在不影响离子传输动力学的前提下优化了界面特性。