-钙钛矿叠层太阳能电池
空穴选择层作为钙钛矿/硅叠层电池的关键部件之一，在促进载流子传输、保护钙钛矿、优化界面能级等方面发挥着至关重要的角色。近日，福建农林大学绿色光电器件与储能电池欧阳新华教授团队，基于前期本团队在钙钛矿/硅叠层电池空穴选择层的研究基础，在钙钛矿/硅叠层空穴选择层方面取得又一重要进展。相关成果“Fullyconjugatedbiscarboxylateself-assembledmoleculeenhancestheanchoringofconductiveoxideforefficienttexturedperovskite/silicontandemsolarcells”为题发表在国际高质量材料期刊AdvancedFunctionalMaterials上。
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。
无机钙钛矿因其良好的热稳定性及光照下抑制相分离的特性，成为硅基叠层太阳能电池理想的顶电池材料。本文南开大学王鹏阳和张晓丹等人开发了一种弱p型材料——乙二胺乙酸甲胺与氧化镍结合作为空穴选择性层。基于此，CsPbI33无机钙钛矿太阳能电池实现了21.52%的光电转换效率，无机钙钛矿/硅叠层电池更是创下27.92%的纪录。高效率记录：单结无机钙钛矿电池效率达21.52%，叠层电池效率突破27.92%，均为当前报道的最高水平。
近年来，钙钛矿/硅叠层太阳能电池因其低成本高效率逐渐成为研究热点。尽管其光电转换效率已高达34.6%，但这些高效叠层太阳能电池最有效的设计是基于非商用晶硅底电池，其正面经过抛光或具有亚微米级纹理结构，以确保钙钛矿薄膜高效沉积。在自然环境条件下制备的全织构化钙钛矿/硅叠层器件的有效面积为19.9平方厘米，获得了28.28%的高效率。这项工作为大面积钙钛矿/晶硅叠层太阳能电池的商业化生产开辟了一条新途径。
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。
溶液法制备的钙钛矿材料，结合现有硅基设施用于钙钛矿/硅叠层太阳能电池，因其低成本和高效率而备受关注。
钙钛矿/有机叠层太阳能电池是突破单结器件效率极限的潜力路径，然而其性能受限于有机子电池中的复合损失。当给体含量不足时，受体分子易发生聚集，破坏分子堆叠并降低结晶度。这些形貌变化阻碍了激子解离，进而导致电荷复合并降低整体器件性能。通过优化薄膜形貌与结晶过程，我们成功降低了复合损失，实现了效率高达26.42%的钙钛矿/有机叠层太阳能电池。
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。
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。
宽带隙钙钛矿在实现高效钙钛矿/硅叠层太阳能电池方面潜力巨大，然而钙钛矿/电子选择性接触界面的能量损失仍是限制其效率提升的关键瓶颈。更重要的是，该笼状阳离子可诱导形成面内取向的纯相准二维钙钛矿，并表现出显著铁电效应，通过提升表面功函数促进载流子分离与提取。
