串联电池
全文速览2024年11月，华南理工大学严克友课题组在钙钛矿太阳能电池中通过引入对甲苯磺酰肼作为多功能添加剂，解决了锡基窄带隙钙钛矿成膜性差、深能级陷阱多的问题。该工作为高效稳定叠层太阳能电池的开发提供了新范式，推动全无机钙钛矿光伏走向产业化。因此想要发展高效稳定的全无机钙钛矿叠层电池，传统策略难以同步解决结晶调控、缺陷钝化与抗氧化问题，本研究通过创新的配体演化策略，首次突破这一瓶颈。
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。
文章概述为了在纳米纹理硅基底上制备厚度为1微米的高质量宽带隙钙钛矿薄膜，本文根据密度泛函理论和布朗斯特酸碱化学的原理设计了一种两性共平面共轭分子。ACCM中各官能团之间的诱导效应使其能够以多种形式存在。最终，钙钛矿/硅TSCs实现了31.57%效率。创新点分析1.结合DFT计算和布朗斯特酸碱理论，理性设计并合成了一种两性共面共轭分子。
ACCM中各官能团之间的诱导效应使其能够以多种形式存在。图1通过分子结构、pKa值对比、静电势分布和结合能计算，阐明了MBC分子的理性设计过程及其与钙钛矿组分的强相互作用机制。图1c的结合能计算证实MBC与FA+和PbI2的结合能均高于常用溶剂DMSO，表明其能有效调控结晶动力学。图2c的XRD图谱显示MBC提高了所有晶面的衍射强度。图3d和3e的稳态PLmapping显示目标样品的荧光分布更均匀，强度更高，表明其非辐射复合被有效抑制，费米能级分裂程度更大。
通威股份光伏技术中心主导研发的钙钛矿-硅串联太阳能电池取得重大突破——经国家测量与测试技术研究院（NIMTT）与福建省计量研究所（FJIM）双认证，其全新电池结构实现了31.4%的转换效率，明显优于传统退火工艺对照组29.43%的效率表现。这一成果不仅刷新了行业纪录，也标志着我国在下一代高效光伏电池技术的产业化进程中迈出了关键一步。
钙钛矿-有机串联太阳能电池通过避免易氧化的锡基钙钛矿，成为不稳定的全钙钛矿串联结构的理想替代品。然而，高效空气制备的钙钛矿-有机串联器件的实际实现仍未被探索。这种双重功能使得在环境条件下制备出高质量的刮涂UWBG钙钛矿薄膜，实现了17.2%的显著功率转换效率和出色的操作稳定性。通过将这一优化的光活性层集成到单片钙钛矿-有机串联结构中，首次展示了空气制备的串联器件，其PCE达到24.4%。
本研究华中科技大学宋海胜等人在precursor溶液中引入了一种双齿耦合小分子添加剂——硫代乙醇酸钠，以调控成核和生长过程。最终，ST调控的SbS实现了8.36%的冠军功率转换效率，相应的SbS/PbS量子点2T串联器件获得了12.09%的认证效率，创下了当前SbS基串联器件的最高纪录。高效串联器件：ST-SbS单结太阳能电池效率达8.36%，与PbS-QDs结合的2T串联器件认证效率突破12.09%，创下新纪录。
顶级期刊《自然通讯》发表了他们的最新成果：基于工业纹理硅基底，团队成功研制出钙钛矿-硅串联太阳能电池，其光电转换效率高达33.15%。最终，这块面积1平方厘米的串联电池，在标准测试条件下，效率成功突破33.15%，效率数据经权威认证。经过严苛的1000小时连续测试，新电池仍保持了91.7%的初始效率。当全球光伏产业还在为突破30%效率门槛而振奋时，中国团队已将标杆提升至33.15%。
8月11日，通威股份光伏技术中心钙钛矿研发团队联合电子科大白塞和中国测试技术研究院康张李在能源领域顶尖学术期刊《ACS Energy Letters》上发表了题为《Crystallization Modulation of Wide-Bandgap Perovskites on Textured Silicon for Tandem Solar Cells》的研究型论文，报道了团队在叠层电池领域的理论研究成果。该工作完善了蒸镀—溶液两步法钙钛矿结晶成膜理论体系，为全制绒叠层电池的均质化成膜难题提出了简便有效的解决策略。通威是论文第一署名单位，第一作者为电池开发二部高级工程师吴林博士，通讯作者为该部门主任工程师胡逾超博士和张一峰博士。
效率瓶颈下的曙光实验室里，小面积全钙钛矿串联电池效率已达26.4%，模块效率也突破19.1%。地面反射光（反照率）成为“神助攻”：即使在反射能力极弱的深色砂岩地面，双面电池的实际发电量已超越单面电池！若地面反射够强，发电量增益最高可达惊人的40-50%！随着工艺持续优化与规模化推进，双面全钙钛矿串联电池有望成为击穿光伏成本临界点的“尖刀”——让清洁电力的普及，真正迎来加速度时代。
