-钙钛矿叠层太阳能电池

随着全球对清洁能源需求的不断增长，太阳能作为一种可再生、无污染的能源受到了广泛关注。钙钛矿/硅叠层太阳能电池因其兼具高效率和低成本的潜力，成为了光伏领域的研究热点。传统单结硅太阳能电池虽然技术成熟，但其理论效率极限约为29%，难以满足日益增长的能源需求。而钙钛矿材料具有优异的光电性能，如高吸光系数、长载流子扩散长度等，将其与硅电池结合，有望突破单结电池的效率瓶颈。

9月12日，河南省“龙子湖科创路演”暨中国科学院院所科技成果对接活动2025年地市专场首站在商丘隆重启动。现场签约的8个重大项目涵盖硅提纯、纳米金刚石、钙钛矿电池等前沿领域直指商丘新材料、装备制造等产业集群升级需求。其中，商丘市鸿大光电有限公司与河南省科学院物理研究所签约钙钛矿叠层太阳能电池中试项目。

文章概述本研究设计了一系列基于蒽醌的氧化还原介体，通过选择性还原碘和氧化金属铅，同时钝化缺陷，有效抑制了宽禁带钙钛矿的卤化物相分离。进一步构建钙钛矿-有机叠层电池，效率达25.22%，T90500小时，兼具高效率和长期稳定性。创新点分析1)在蒽醌-2-磺酸盐骨架上引入-SO基团，调控氧化还原电位，实现Pb氧化与I还原的协同作用。2)提出“电子穿梭”机制：AQS介导Pb→Pb和I→I的循环反应，阻断卤化物迁移路径。

近日，东南大学电子科学与工程学院李崇文教授团队在钙钛矿/硅叠层太阳能电池方面取得重要进展。本文香港理工大学杨光、李刚联合东南大学李崇文、北卡罗来纳大学教堂山分校黄劲松等科学家综述了钙钛矿/硅叠层太阳能电池的最新研究进展，重点关注效率、稳定性和规模化三大关键领域，并对未来发展方向和商业化前景进行了展望。文章亮点效率突破与损失机制：钙钛矿/硅叠层太阳能电池的经认证的实验室效率超过34%。

研究人员制作的钙钛矿硅串联太阳能电池的图像。为了突破这一天花板，科学家们正在探索钙钛矿硅叠层太阳能电池，它们结合了钙钛矿顶层和硅底层，可以捕获更广泛的阳光并有望获得更高的性能。他们表明，钙钛矿顶部电池的表面钝化可以在纹理硅上进行，这种类型已经用于大规模生产。钝化在钙钛矿中的工作方式不同研究人员还揭示了钝化在不同材料之间的行为方式的差异。在钙钛矿中，它会影响整个吸收层。

近日，经开区企业仁烁光能(苏州)有限公司联合南京大学、加拿大维多利亚大学在国际顶级期刊《自然光子学》发表重大研究成果，成功攻克柔性钙钛矿太阳能电池大面积制备难题。校企联合首创的“气淬辅助的原位涂层技术”，刷新了两项柔性全钙钛矿叠层太阳能电池纪录，大幅缩小了柔性与刚性钙钛矿电池的效率差距。两项指标均刷新同类器件的世界纪录。

通过减少载流子传输损失、提高选择性和抑制非辐射复合，可显著提升钙钛矿/硅叠层太阳能电池的效率和稳定性。同时，这种场效应钝化提高了整个本征钙钛矿吸收层中的电子浓度，增强了导电性并减少了传输损失。最终，我们实现了高性能全绒面钙钛矿/硅叠层太阳能电池，在1-sunAML5G条件下实现了33.1%的转换效率，开路电压达2.01伏，并在红海沿岸表现出优异的户外稳定性。

稳定高效的钙钛矿-硅叠层太阳能电池的快速发展需要合适的测量方法来量化其电学损失。本文提出了一种子电池分辨的Suns-VOC测量方法，用于量化传输损失;以及空间分辨的Suns-PLSuns-PL成像测量方法，用于量化填充因子和选择性损失。此外，我们明确了损失机制的术语，以便清晰识别电学损失。文章亮点：1.提出子电池分辨的Suns-VOCSuns-VOC测量方法：首次实现对钙钛矿-硅叠层电池中各子电池的传输损失进行精确量化，避免了传统方法中因反向偏压导致的钙钛矿降解问题。

钙钛矿/硅叠层太阳能电池为实现太阳能转换领域无与伦比的效率与成本效益提供了最先进的解决方案。最终，所制备的钙钛矿/硅叠层太阳能电池实现了31.57%的超高效率，跻身叠层太阳能电池效率最高水平之列，同时在户外条件下展现出卓越的长期稳定性。本研究为有机添加剂的开发及叠层太阳能电池的优化提供了创新性视角。

全钙钛矿串联太阳能电池在实现超越单结Shockley–Queisser极限的光电转换效率方面展现出巨大潜力。同时，均匀化Sn/Pb组分分布，有效缓解了长期照射下的结构退化问题。这一工作不仅揭示了Sn–Pb钙钛矿光致降解的结构与动力学机制，还提出了可推广至其他窄带隙体系的稳定化分子设计思路，为实现高效、长寿命全钙钛矿串联太阳能电池提供了重要的材料与方法学支撑。