通过这些协同效应,优化后的单结锡铅混合钙钛矿太阳能电池实现了23.85%的功率转换效率;将该器件集成到两端全钙钛矿叠层结构中,进一步获得了28.74%的优异效率。
论文概览针对全钙钛矿叠层太阳电池中宽带隙钙钛矿子电池的开路电压损失与长期稳定性不足的关键问题,山东大学材料科学与工程学院研究团队创新性地提出在3D/2D钙钛矿异质结界面引入交联聚合物中间层的策略。结论展望本研究通过构建3D/PIL/2D钙钛矿异质结,成功实现了效率28.26%、开路电压2.151V的全钙钛矿叠层太阳电池,突破了宽带隙钙钛矿子电池的电压损失瓶颈。
实现高效宽带隙与全钙钛矿叠层器件:1.78eV与1.68eVPSCs效率分别达19.6%与21.5%;全钙钛矿叠层效率26.3%,模组效率23.8%。空气中制备与窄带隙兼容性:绿色溶剂系统支持空气中制备WBGPSCs,效率几乎无损失,并初步适用于窄带隙钙钛矿。
除单结器件外,偶极钝化技术对全钙钛矿叠层太阳能电池也具有深远意义。通过解决窄带隙子电池中最棘手的损耗问题之一,该方法为钙钛矿叠层器件实现此前被认为难以企及的效率铺平了道路,预示着高效、可规模化的太阳能利用新时代的到来。
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%。
此外,该偶极钝化有效减轻了由叠层器件连接层引起的窄带隙子电池中的接触损失,使得全钙钛矿叠层太阳能电池实现了30.6%的卓越PCE。因此,保留PEDOT:PSS作为HTL以减轻这些Voc和FF损失。当旋涂速度达到最大值时,将50μl处理液滴加到钙钛矿薄膜上。
鉴于此,2025年10月27日南京大学林仁兴&谭海仁&军事科学院国防科技创新研究院常超和北理工徐健于Nature刊发具有偶极钝化的全钙钛矿叠层太阳能电池的研究成果,开发了一种偶极钝化策略,该策略可降低混合锡铅处的陷阱密度,同时实现空穴传输层/钙钛矿界面处能级的精确对准。此外,偶极钝化有效地降低了串联器件互连层在窄带隙子电池中引起的接触损耗,使全钙钛矿叠层能电池的效率达到30.6%。
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。
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。
上海交通大学、华东理工大学等研究团队合作,通过溶剂工程调控结晶过程,开发出一种制备大面积、致密均匀窄带隙钙钛矿薄膜的新方法。图5展示了基于优化NBG钙钛矿薄膜的全钙钛矿串联微型组件的性能。结论展望本研究通过吡啶辅助溶剂工程与真空退火工艺相结合,成功实现大面积、高质量窄带隙钙钛矿薄膜的可控制备,并在此基础上构建了效率达22.9%的全钙钛矿叠层光伏小组件。