太阳能电池钝化层

提供了对双重钝化策略的全面评估，强调其在稳定高效钙钛矿太阳能电池中的潜力。b)钙钛矿太阳能电池在钙钛矿/Spiro界面使用金刚烷等离子体聚合物薄膜作为钝化层时的电流密度-电压曲线。双钝化钙钛矿太阳能电池的稳定性提升不仅归因于对潮湿环境的保护作用，还由于缓解了TiO2在紫外光辐射下光催化效应引起的降解。

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%。

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%。

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。

倒置钙钛矿太阳能电池因钙钛矿表面及功能层间的非辐射复合而面临性能限制。两者协同使钙钛矿准费米能级分裂均质提升约100mV。基于此，两端钙钛矿-硅叠层电池在1cm器件上实现认证开路电压2V，效率超过31%。该钝化策略具备良好扩展性，60cm活性面积的均质钝化器件获得认证效率28.9%。叠层器件高性能与稳定性兼顾：1cm钙钛矿-硅叠层电池认证效率达31.6%，开路电压突破2V，并在暗态氮气环境中展现良好稳定性，为大面积产业化提供可靠路径。

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。

论文概览Me-4PACz是常被用于反式钙钛矿太阳能电池器件空穴传输层的自主装分子材料，然而其自发形成的聚集态和较差的钙钛矿前驱体溶液浸润性阻碍了器件的性能表现。ALB优化的反式宽禁带钙钛矿太阳能电池实现了22.68%的光电转换效率，更重要的是将改性宽带隙钙钛矿电池器件与与1.03eV带隙的铜铟镓硒底电池集成形成钙钛矿/铜铟镓硒叠层器件，效率达29.06%。DMF清洗对比实验表明ALB促使弱结合Me-4PACz聚集态的解吸并重构形成致密层，AFM显示表面粗糙度从4.71nm降至4.30nm。