【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】作為目前光伏行業(yè)新興的研究熱點，鈣鈦礦/硅疊層太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率在過去的10年內(nèi)迅速提升。目前鈣鈦礦/硅疊層太陽能電池的效率已經(jīng)達(dá)到了34.6%，但與發(fā)展較為迅速的p-i-n結(jié)構(gòu)相比，n-i-p結(jié)構(gòu)的鈣鈦礦/硅疊層太陽能電池發(fā)展卻較為緩慢，主要原因在于n-i-p結(jié)構(gòu)鈣鈦礦/硅疊層太陽能電池缺乏理想的空穴傳輸層，該層需要具備優(yōu)異的透明度和長期的穩(wěn)定性，并擁有與傳統(tǒng)高效的spiro-OMeTAD相當(dāng)?shù)钠骷阅堋?br /> 

　　近日，中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所硅基太陽能及寬禁帶半導(dǎo)體科研團(tuán)隊在葉繼春研究員的帶領(lǐng)下，在前期晶硅、鈣鈦礦及其疊層電池研究的基礎(chǔ)上(Nat. Energy 2023, 8, 1250; Joule 2022, 6, 2644; Nat. Commun. 2023, 14, 2166; Adv. Mater. 2023, e2211962; Adv. Mater. 2023, 2302071; Energy Environ. Sci. 2021, 14, 6406; Sci. bull. 2024, 69, 1887; Adv. Energy Mater. 2024, 15, 2403021; Adv. Energy Mater. 2023, 13, 2203006)，在n-i-p結(jié)構(gòu)鈣鈦礦/硅疊層太陽電池方面取得重要進(jìn)展。團(tuán)隊采用一種原位內(nèi)部封裝策略，將可交聯(lián)的p型小分子材料集成到反溶劑中，在無需額外空穴傳輸層制備的情況下，開發(fā)了一種高透明的空穴選擇性鈍化接觸。結(jié)果顯示該策略可以：保護(hù)鈣鈦礦層，減輕外部干擾，包括熱、水、高能轟擊和紫外線照射；抑制鈣鈦礦與對電極界面的質(zhì)量交換(包括離子遷移、鉛泄漏和界面化學(xué)反應(yīng))；提高鈣鈦礦結(jié)晶度，釋放殘余應(yīng)變，減輕載流子復(fù)合，構(gòu)建梯度異質(zhì)結(jié)以促進(jìn)空穴提取。最終，1.65 eV鈣鈦礦太陽能電池實現(xiàn)了19.6%的穩(wěn)定效率，同時顯著提高熱、紫外和操作穩(wěn)定性。同時，利用其出色的透明度，雙面鈣鈦礦太陽能電池的雙面率可達(dá)101.4%，n-i-p結(jié)構(gòu)的鈣鈦礦/硅疊層器件(1.04 cm2)的驗證效率能夠達(dá)到29.2%，這是目前已報道的n-i-p結(jié)構(gòu)鈣鈦礦/硅疊層器件的最高認(rèn)證效率。本研究為n-i-p結(jié)構(gòu)鈣鈦礦/硅疊層太陽能電池領(lǐng)域的提供了新的思路和方法，有望推動其進(jìn)一步研發(fā)和應(yīng)用。
 

　　該工作以“Hole-Selective Transparent In Situ Passivation Contacts for Efficient and Stable n–i–p Graded Perovskite/Silicon Tandem Solar Cells”為題發(fā)表于Advanced Materials。寧波材料所博士生張美麗為第一作者，寧波材料所應(yīng)智琴副研究員、楊熹副研究員和葉繼春研究員為本文共同通訊作者。該研究的合作單位為嘉興阿特斯技術(shù)研究院，并得到了國家自然科學(xué)基金(62204245、U23A200098)、國家重點研發(fā)計劃(2024YFB3817304)、浙江省自然科學(xué)基金(LY24F040003)、浙江省自然科學(xué)基金聯(lián)合基金(LBMHD24E020002)、浙江省重點研發(fā)項目(2022C01215、2024C01092、2025C01154)、寧波市重點研發(fā)項目(2023Z151、2024QL037)項目的支持。
 

　　n-i-p結(jié)構(gòu)鈣鈦礦/晶硅疊層太陽能電池：a.結(jié)構(gòu)示意圖；b.效率；c. MPP穩(wěn)定性